JP2001311922A - 微細パターン電極の形成方法および光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不要な下地部分をウエットエッチングで除去
する際、過剰なサイドエッチングを防止した、微細パタ
ーン電極の形成方法の提供が望まれている。 【解決手段】 ウエハプロセスにおいて微細パターン電
極を電解メッキ法で酸化物基板上に形成する微細パター
ン電極の形成方法である。基板１１上に第１の金属パタ
ーン１５を形成し、次に第１の金属パターン１５を覆っ
て第２の金属層１６を成膜し、第２の金属層１６上にレ
ジストパターン１８を形成し、次いでこのレジストパタ
ーン１８を用いて電解メッキ法により第２の金属層１６
上にメッキパターン１９を形成し、その後レジストパタ
ーン１８を除去し、さらにメッキパターン１９から外れ
て露出する第２の金属層１６をウエットエッチングで選
択的に除去し、メッキパターン１９の下に第２の金属パ
ターン２０を形成するとともに第２の金属パターン２０
の下に第１の金属パターン１５を残す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野におけ
るウエハプロセス技術に係り、詳しくは高速光変調器の
作製などに採用されるウエハプロセスにおける微細パタ
ーン電極の形成方法、およびこの方法を用いて得られる
光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信分野においては、例えば高速光変
調器などを作製する際、その構成要素となる光素子をウ
エハ上に集積する、ウエハプロセス技術が採用されてい
る。このウエハプロセス技術の一つとして、従来、例え
ば図６に示すように基板１上に電極２を形成する方法が
ある。

【０００３】この電極２では、例えばそのパターン幅
（電極幅）ａが数μｍ程度と微細なパターンに形成され
る。また、このような電極２にあっては、特に高速変調
器に用いられる場合、変調器の高速化を実現するため電
極厚ｂを２０μｍ以上（例えば２０〜２５μｍ程度）に
厚くする必要がある。

【０００４】ところで、電極２は、主に導電率の良い金
（Ａｕ）が用いられ、電解メッキ法によって形成されて
いる。すなわち、従来このような微細パターンの電極２
を形成するには、まず、図７（ａ）に示すように基板１
表面全体に電解メッキ用の第１の下地３、第２の下地４
をこの順に形成し、さらにその上にフォトレジストを塗
布して図７（ｂ）に示すようにフォトレジスト層５を形
成する。

【０００５】次に、このフォトレジスト層５に露光処
理、現像処理を施して図７（ｃ）に示すようにレジスト
パターン６を形成する。なお、このレジストパターン６
については、作製すべき電極のパターンと反対のパター
ン、すなわち電極に対してネガ型のパターンに形成す
る。

【０００６】次いで、図７（ｄ）に示すように電解メッ
キを施してレジストパターン６の無い箇所、すなわち下
地４が露出した箇所にＡｕからなるメッキパターン７を
形成する。続いて、図７（ｅ）に示すようにレジストパ
ターン６を除去する。その後、第２の下地４の前記メッ
キパターン７間に露出する部分、さらにはこの部分の下
の第１の下地３の部分をドライエッチングもしくはウエ
ットエッチングによってそれぞれ選択的に除去し、図７
（ｆ）に示すように第１の下地からなるパターン８、第
２の下地からなるパターン９、そしてメッキパターン７
よりなる電極２を形成する。

【０００７】ここで、第１の下地３はチタン（Ｔｉ）や
クロム（Ｃｒ）などからなるもので、基板１と電極２の
主構成要素となるメッキパターン７との付着強度を上げ
るための糊の役目をするものである。また、第２の下地
４は、メッキパターン７と同一の材料であるＡｕからな
っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の微細パターン電極の形成方法には以下に述べる解
決すべき課題がある。メッキパターン７形成後、このメ
ッキパターン７間に露出する第２の下地４、およびその
下の第１の下地３を選択的に除去する際、特にこれをプ
ラズマエッチングなどのドライエッチングによって行っ
た場合には、エッチングの終点制御が困難であることか
ら、これら下地のエッチング不十分により電極２がショ
ートするのを防ぐため、通常は図８（ａ）に示すように
オーバーエッチング気味に下地４、３をエッチングす
る。

【０００９】しかしながら、このようにオーバーエッチ
ングを行うと、図８（ｂ）に示すように当然露出した基
板２の表面に損傷ｄを与えてしまい、例えばこの損傷ｄ
に起因して、直流電圧の印加時に電圧動作点のドリフト
が起こるなどといった不都合が生じてしまう。

【００１０】また、第２の下地４、第１の下地３をウエ
ットエッチングで除去した場合には、基板１に損傷を与
えることはほとんどないものの、ウエットエッチングは
図９（ａ）に示すように等方性であることから、メッキ
パターン７やウエットエッチングによって形成されるパ
ターン９、パターン８にサイドエッチングが起こる。

【００１１】このようにしてサイドエッチングが起こる
と、特に図９（ｂ）に示すように基板１に接する第１の
下地３からなるパターン８へのサイドエッチングｅが大
きい場合、このパターン８の電気抵抗が大きくなること
などにより得られる製品の電気特性が低下してしまう。
ここで、このようなサイドエッチングｅは、特に図６に
示した電極２の電極厚ｂに対する電極２、２間の間隔ｃ
の比（ｂ／ｃ）が、１より大きいような微細パターンの
場合に、ウエットエッチングを比較的長めの時間で行う
ことによってより多く起こる。なお、下地からなるパタ
ーン８、９へのサイドエッチングは外見検査では確認し
にくく、したがってこのような不都合を外見検査だけで
見つけるのは困難であった。

【００１２】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、メッキパターン形成後、
不要な下地部分をウエットエッチングで除去する際、過
剰なサイドエッチングを防止した、微細パターン電極の
形成方法と、この方法を用いて得られる光素子とを提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
記載の微細パターン電極の形成方法では、微細パターン
電極を電解メッキ法で酸化物基板上に形成するにあた
り、まず、前記基板上に、これに接した状態に電極パタ
ーン状の第１の金属層からなる第１の金属パターンを形
成し、次に、前記基板上に、前記第１の金属パターンを
覆った状態で第２の金属層を成膜し、次いで、前記第２
の金属層上にレジストパターンを形成し、さらにこのレ
ジストパターンを用いて電解メッキ法により第２の金属
層上に電極パターン状のメッキパターンを形成し、その
後、前記レジストパターンを除去し、さらに前記メッキ
パターンから外れて露出する第２の金属層をウエットエ
ッチングで選択的に除去し、メッキパターンの下に第２
の金属パターンを形成するとともに該第２の金属パター
ンの下に前記第１の金属パターンを残すことを前記課題
の解決手段とした。

【００１４】この微細パターン電極の形成方法によれ
ば、以下の作用を奏する。第２の金属層をウエットエッ
チングで選択的に除去する際、この除去すべき第２の金
属層の下には第１の金属パターンがなく、一方電極形成
箇所には第１の金属パターンが形成されている。したが
って、前記のウエットエッチングをした際、電極形成箇
所には第２の金属と異なる第１の金属があるため、予め
エッチング液を選択しておくことにより、第１の金属パ
ターンにサイドエッチングが起こるのを防止することが
可能になる。

【００１５】請求項５記載の光素子によれば、前記請求
項１記載の方法によって微細パターン電極を形成してな
るものであるから、微細パターン電極が、サイドエッチ
ングがなく良好なパターン精度で形成されたものとな
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明における請求項１記載の発明は、例えば高速光変
調器などを作製する際、その構成要素となる光素子をウ
エハ上に集積するウエハプロセスにおいて、アスペクト
比（電極高さ／電極幅）の大きい微細パターン電極を形
成する方法である。

【００１７】すなわち、本発明における第１実施形態例
の方法では、まず、図１に示すように予めＴｉを拡散し
て形成した光導波路１０を有するニオブ酸リチウム結晶
基板（以下、ＬＮ基板と記す）１１を用意し、図２
（ａ）に示すようにこのＬＮ基板１１の上にフォトレジ
ストをスピンコート法で塗布してレジスト層１２を形成
する。続いて、公知のフォトリソグラフィー技術によっ
てレジスト層１２をパターニングし、図２（ｂ）に示す
ように光導波路１０上を開口するレジストパターン１３
…を形成する。

【００１８】次に、これらレジストパターン１３…の上
から第１の金属を蒸着等によって成膜し、第１の金属層
１４を形成する。ここで、第１の金属としては、ＬＮ基
板１１と形成する電極との付着強度を上げるための糊の
役目をするものが用いられ、具体的にはチタン（Ｔ
ｉ）、クロム（Ｃｒ）、Ｎｉ（ニッケル）などの遷移金
属が好適に用いられる。なお。本例ではＴｉあるいはＣ
ｒが、厚さ５０ｎｍ以下程度に成膜される。

【００１９】次いで、現像処理することによってレジス
トパターン１３…を除去し、これらレジストパターン１
３…上の第１の金属層１４を共に除去（リフトオフ）し
て、図２（ｄ）に示すようにＬＮ基板１１上にこれに接
した状態で第１の金属層１４からなる第１の金属パター
ン１５…を形成する。ここで、このようにして形成され
た第１の金属パターン１５…は、当然全て導通するよう
に繋がっていないため、この状態では電解メッキはでき
ない。

【００２０】そこで、本例では、前記ＬＮ基板１１表面
上の全体に、すなわち前記第１の金属パターンを覆った
状態で、図２（ｅ）に示すように第２の金属層１６を真
空蒸着等によって成膜する。ここで、第２の金属層１６
としては、後述するメッキパターンと同じ低抵抗の貴金
属が用いられ、本例では金（Ａｕ）が、厚さ３０〜１０
０ｎｍ程度に成膜される。

【００２１】次いで、ＬＮ基板１１全面にフォトレジス
トを塗布し、図２（ｆ）に示すように第２の金属層１６
を覆った状態にレジスト層１７を形成する。続いて、公
知のフォトリソグラフィー技術によってレジスト層１７
をパターニングし、図２（ｇ）に示すように先に形成し
た第１の金属パターン１５…の上に、このパターンと同
一のパターンに開口するレジストパターン１８…を形成
する。

【００２２】次いで、電解メッキ法により、図２（ｈ）
に示すようにこのレジストパターン１８…間に露出した
前記第２の金属層１６上に、貴金属、本例では金（Ａ
ｕ）をメッキし、電極パターン状のメッキパターン１９
を形成する。続いて、図２（ｉ）に示すようにレジスト
パターン１８…を除去する。

【００２３】その後、メッキパターン１９を形成する金
属、すなわち金との間で選択比のとれるエッチング液を
用い、このメッキパターン１９から外れて露出する第２
の金属層１６をウエットエッチングで選択的に除去し、
図２（ｊ）に示すようにメッキパターン１９の下に第２
の金属パターン２０を形成する。そして、これにより微
細パターンの電極２１を得るとともに、この微細パター
ン電極２１を備えてなる本発明の請求項５記載の光素子
を得る。

【００２４】このような微細パターン電極２１の形成方
法にあっては、メッキパターン１９から外れて露出する
第２の金属層１６をウエットエッチングで選択的に除去
する際、この除去すべき第２の金属層１６の下には第１
の金属パターン１５がなく、一方電極形成箇所であるメ
ッキパターン１９の下には第１の金属パターン１５が形
成されているので、除去すべき第２の金属層１６の横に
は該第２の金属と異なる第１の金属パターン１５が位置
することになり、したがってこの第１の金属パターン１
５にサイドエッチングが起こるのが防止される。

【００２５】よって、このようにして得られた微細パタ
ーン電極２１を有してなる光素子は、サイドエッチング
がなく良好なパターン精度で微細パターン電極２１が形
成されていることにより、優れた電気特性を有するもの
となる。

【００２６】次に、本発明における第２実施形態例の方
法を図３を用いて説明する。なお、図３は、先の第１実
施形態例における、図２（ｉ）に示した時点の工程と同
じ工程を示す図である。本例が図２に示した例と異なる
ところは、第１の金属層からなる第１の金属パターン３
０を、ＬＮ基板１１に接して形成された第１層３１と、
この第１層３１の上に形成された第２層３２との二層で
形成する点である。

【００２７】すなわち、本例では、図２（ｂ）に示した
ごとくレジストパターン１３を形成した後、図３に示す
ように第１の金属層３０として２種類の金属をＬＮ基板
１１表面に成膜し、ＬＮ基板１１側から順に第１層３
１、第２層３２を形成する。ここで、第１層３１を形成
する金属としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ等の遷移金属から
選択された金属、本例ではＴｉが用いられ、第２層３２
を形成する金属としては、第２の金属パターン２０と同
じＡｕ、Ｐｔ等の貴金属、すなわち金が用いられる。以
下、第１実施形態例と同様にして第２の金属層１６、メ
ッキパターン１９を形成した後、ウエットエッチングに
よってメッキパターン１９から外れて露出する第２の金
属層１６を選択的に除去し、微細パターン電極（図示せ
ず）を得る。

【００２８】このような微細パターン電極の形成方法に
あっても、メッキパターン１９から外れて露出する第２
の金属層１６をウエットエッチングで選択的に除去する
際、この除去すべき第２の金属層１６の下には第１の金
属パターン３０がなく、一方電極形成箇所であるメッキ
パターン１９の下には第１の金属パターン３０が形成さ
れているので、除去すべき第２の金属層１６の横には特
に該第２の金属と異なる第１の金属からなる第１層３１
が位置することになり、したがってこの第１層３１にサ
イドエッチングが起こるのが防止される。また、第２層
３２はある程度サイドエッチングされるものの、この第
２層３２はもともと低抵抗の貴金属（金）によって形成
されているので、これがサイドエッチングされても得ら
れる電極の抵抗値にはほとんど影響がない。さらに、素
子に加わる電界は、ウエハに直接接しているＴｉ形状が
大きく影響し、第２の金属および金メッキ層が多少サイ
ドエッチングされてもその影響は無視できる程度であ
る。すなわち、第２の金属パターンの幅がサイドエッチ
ングされて第１の金属パターンの幅よりも多少狭くなっ
ていてもよい。

【００２９】よって、このようにして得られた微細パタ
ーン電極を有してなる光素子にあっても、特に第１の金
属パターン３０の第１層３１が良好なパターン精度で形
成されていることにより、優れた電気特性を有するもの
となる。

【００３０】次に、本発明における第３実施形態例の方
法を図４を用いて説明する。なお、図４も、先の第１実
施形態例における、図２（ｉ）に示した時点の工程と同
じ工程を示す図である。本例が図２に示した例と異なる
ところは、第２の金属層からなる第２の金属パターン４
０を、第１層４１と、この第１層４１の上に形成された
第２層４２との二層で形成する点である。

【００３１】すなわち、本例では、図２（ｄ）に示した
ごとく第１の金属パターン１５を形成した後、図４に示
すように第２の金属層４０として２種類の金属を、第１
の金属パターン１５を覆った状態でＬＮ基板１１表面の
全面に成膜し、ＬＮ基板１１側から順に第１層４１、第
２層４２を形成する。ここで、第１層４１を形成する金
属としては、前記第１の金属パターン１５と異なるも
の、すなわち選択比のとれる材料とされ、第２層４２を
形成する金属としては、第２層４１と異なるもの、すな
わち選択比のとれる材料とされる。なお、本例において
は、第１の金属層１４（第１の金属パターン１５）と第
１層４１、第１層４１と第２層４２とはそれぞれ同じ厚
さに成膜する。以下、第１実施形態例と同様にしてメッ
キパターン１９を形成した後、ウエットエッチングによ
ってメッキパターン１９から外れて露出する第２の金属
層４０の第１層４１、第２層４２を順次選択的に除去
し、微細パターン電極（図示せず）を得る。

【００３２】このような微細パターン電極の形成方法に
あっても、メッキパターン１９から外れて露出する第２
の金属層４０の第１層４１、第２層４２をウエットエッ
チングで選択的に除去する際、この除去すべき第２の金
属層４０の下には第１の金属パターン３０がなく、一方
電極形成箇所であるメッキパターン１９の直下には第１
の金属パターン３０が形成されているので、除去すべき
第２の金属層４０のうちの第２層４２を除去するときに
は、その横の電極形成箇所に該第２層４２と異なる第１
層４１の金属が位置し、除去すべき第１層４１を除去す
るときには、その横の電極形成箇所に該第１層４１と異
なる第１の金属パターン１５が位置することになる。し
たがって、電極形成箇所における第１層４１、第１の電
極パターン１５に共にサイドエッチングが起こるのが防
止される。

【００３３】よって、このようにして得られた微細パタ
ーン電極を有してなる光素子にあっても、特に第１の金
属パターン、第２の金属パターンがいずれも良好なパタ
ーン精度で形成されていることにより、優れた電気特性
を有するものとなる。

【００３４】次に、本発明における第４実施形態例の方
法を図５を用いて説明する。なお、図５も、先の第１実
施形態例における、図２（ｉ）に示した時点の工程と同
じ工程を示す図である。本例が図２に示した例と異なる
ところは、第２の金属層からなる第２の金属パターン２
０の上に、さらに別の金属パターン５０を形成する点で
ある。

【００３５】すなわち、本例では、図２（ｇ）に示した
ごとくレジストパターン１８を形成した後、図５に示す
ように別の金属パターン５０を形成し、その後、このレ
ジストパターン１８をそのまま用い、あるいは再度新た
にレジストパターンを形成して、メッキパターン１９を
形成する。以下、第１実施形態例と同様にして、ウエッ
トエッチングによってメッキパターン１９から外れて露
出する第２の金属層１６を選択的に除去し、微細パター
ン電極（図示せず）を得る。

【００３６】このような微細パターン電極の形成方法に
あっても、メッキパターン１９から外れて露出する第２
の金属層１６をウエットエッチングで選択的に除去する
際、除去すべき第２の金属層１６の横には該第２の金属
と異なる第１の金属パターン１５が位置することによ
り、この第１の金属パターン１５にサイドエッチングが
起こるのが防止される。また、第２の金属パターン２０
上に別の金属パターン５０を形成することにより、得ら
れる微細パターン電極の高さを容易に調整することがで
きる。

【００３７】よって、このようにして得られた微細パタ
ーン電極を有してなる光素子も、サイドエッチングがな
く良好なパターン精度で微細パターン電極が形成されて
いることにより、優れた電気特性を有するものとなる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の微細パター
ン電極の形成方法は、第２の金属層をウエットエッチン
グで選択的に除去する際、この除去すべき第２の金属層
の下には第１の金属パターンがなく、一方電極形成箇所
には第１の金属パターンが形成されているようにした方
法であるから、前記のウエットエッチングをした際、電
極形成箇所には第２の金属と異なる第１の金属があるた
め、予めエッチング液を選択しておくことにより、第１
の金属パターンにサイドエッチングが起こるのを防止す
ることができ、これにより良好なパターン精度で微細パ
ターン電極を形成することができる。

【００３９】本発明の光素子は、前記の方法によって微
細パターン電極を形成してなるものであるから、微細パ
ターン電極が、サイドエッチングがなく良好なパターン
精度で形成されたものとなることにより、優れた電気特
性を有するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光導波路を有する基板を示す斜視図である。

【図２】 （ａ）〜（ｊ）は、本発明の微細パターン電
極の形成方法の第１実施形態例を工程順に説明するため
の要部側断面図である。

【図３】 本発明の微細パターン電極の形成方法の第２
実施形態例を説明するための要部側断面図である。

【図４】 本発明の微細パターン電極の形成方法の第３
実施形態例を説明するための要部側断面図である。

【図５】 本発明の微細パターン電極の形成方法の第４
実施形態例を説明するための要部側断面図である。

【図６】 基板上に形成された微細パターン電極の側断
面図である。

【図７】 （ａ）〜（ｆ）は、従来の微細パターン電極
の形成方法の一例を工程順に説明するための要部側断面
図である。

【図８】 （ａ）、（ｂ）は、従来の微細パターン電極
の形成方法の課題を説明するための要部側断面図であ
る。

【図９】 （ａ）、（ｂ）は、従来の微細パターン電極
の形成方法の課題を説明するための要部側断面図であ
る。

【符号の説明】

１０…光導波路、１１…ＬＮ基板、１２…レジスト層、
１３…レジストパターン、１４…第１の金属層、１５…
第１の金属パターン、１６…第２の金属層、１７…レジ
スト層、１８…レジストパターン、１９…メッキパター
ン、２０…第２の金属パターン、２１…微細パターン電
極、３０…第１の金属パターン、３１…第１層、３２‥
第２層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハプロセスにおいて微細パターン電
   極を電解メッキ法で酸化物基板上に形成する微細パター
   ン電極の形成方法であって、 前記基板上に、これに接した状態に電極パターン状の第
   １の金属層からなる第１の金属パターンを形成する工程
   と、 前記基板上に、前記第１の金属パターンを覆った状態で
   第２の金属層を成膜する工程、 前記第２の金属層上にレジストパターンを形成し、この
   レジストパターンを用いて電解メッキ法により第２の金
   属層上に電極パターン状のメッキパターンを形成する工
   程と、 前記レジストパターンを除去し、さらに前記メッキパタ
   ーンから外れて露出する第２の金属層をウエットエッチ
   ングで選択的に除去し、メッキパターンの下に第２の金
   属パターンを形成するとともに該第２の金属パターンの
   下に前記第１の金属パターンを残す工程と、を備えてな
   ることを特徴とする微細パターン電極の形成方法。
2. 【請求項２】 前記第１の金属パターンを、基板に接し
   て形成された第１層と、この第１層の上に形成された第
   ２層との二層で形成することを特徴とする請求項１記載
   の微細パターン電極の形成方法。
3. 【請求項３】 前記第１の金属パターンの第１層を、Ｔ
   ｉ、Ｃｒ、Ｎｉ等の遷移金属から選択された金属で形成
   することを特徴とする請求項２記載の微細パターン電極
   の形成方法。
4. 【請求項４】 前記第１の金属パターンの第２層と前記
   第２の金属パターンとを、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属から選
   択された同一の金属で形成することを特徴とする請求項
   ２または３記載の微細パターン電極の形成方法。
5. 【請求項５】 光導波路を有した酸化物基板上に微細パ
   ターン電極を形成してなる光素子であって、 前記微細パターン電極は、前記基板上にこれに接した状
   態で電極パターン状に形成された第１の金属層からなる
   第１の金属パターンと、 前記第１の金属パターンを覆った状態で前記基板上に第
   ２の金属層が成膜され、該第２の金属層上にレジストパ
   ターンが形成され、さらにこのレジストパターンを用い
   た電解メッキ法により第２の金属層上に電極パターン状
   に形成されたメッキパターンと、 前記レジストパターンが除去され、さらにメッキパター
   ンから外れて露出する第２の金属層がウエットエッチン
   グで選択的に除去されることにより、前記第１の金属パ
   ターンを残した状態でメッキパターンの下に形成された
   第２の金属パターンと、からなることを特徴とする光素
   子。
6. 【請求項６】 前記第１の金属パターンは、基板に接し
   て形成された第１層と、この第１層の上に形成された第
   ２層との二層からなることを特徴とする請求項５記載の
   光素子。
7. 【請求項７】 前記第１の金属パターンの第１層は、Ｔ
   ｉ、Ｃｒ、Ｎｉ等の遷移金属から選択された金属によっ
   てなることを特徴とする請求項６記載の光素子。
8. 【請求項８】 前記第１の金属パターンの第２層と前記
   第２の金属パターンとは、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属から選
   択された同一の金属からなることを特徴とする請求項６
   または７記載の光素子。