JP2002250905A - 光導波路デバイス及びその製造方法 - Google Patents
光導波路デバイス及びその製造方法Info
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特定の環境下において電極に電圧を印加して
も、電極の劣化や短絡を生じにくくし、信頼性の向上及
び長寿命化を図れるようにした光導波路デバイス及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 可変光減衰器１００は、ニオブ酸リチウ
ム（ＬＮ）基板１１上に設けた２本の光導波路１４ａと
１４ｂの間に電極１２が形成されており、この電極１２
に印加する電圧に応じて電界が生じ、屈折率が変化す
る。電極１２は、ＬＮ基板１１上の所定位置に設けられ
ると共に酸化物を含んだＩＴＯ薄膜３１と、このＩＴＯ
薄膜３１上に設けられると共に酸化物が酸性を示すクロ
ム薄膜３２とを備えて構成されている。ＩＴＯ薄膜３１
とクロム薄膜３２は、共に酸化物が酸性を示すためにイ
オン流出は生じない。よって、電極劣化が生じなくなる
ことで、電極短絡は発生しない。
も、電極の劣化や短絡を生じにくくし、信頼性の向上及
び長寿命化を図れるようにした光導波路デバイス及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 可変光減衰器１００は、ニオブ酸リチウ
ム（ＬＮ）基板１１上に設けた２本の光導波路１４ａと
１４ｂの間に電極１２が形成されており、この電極１２
に印加する電圧に応じて電界が生じ、屈折率が変化す
る。電極１２は、ＬＮ基板１１上の所定位置に設けられ
ると共に酸化物を含んだＩＴＯ薄膜３１と、このＩＴＯ
薄膜３１上に設けられると共に酸化物が酸性を示すクロ
ム薄膜３２とを備えて構成されている。ＩＴＯ薄膜３１
とクロム薄膜３２は、共に酸化物が酸性を示すためにイ
オン流出は生じない。よって、電極劣化が生じなくなる
ことで、電極短絡は発生しない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路デバイス
及びその製造方法に関し、特に、基板中に形成された光
導波路に電極に印加した電圧による電界で光路切替や光
減衰などを行う構造にあって、電極の信頼性を高めた光
導波路デバイス及びその製造方法に関する。
及びその製造方法に関し、特に、基板中に形成された光
導波路に電極に印加した電圧による電界で光路切替や光
減衰などを行う構造にあって、電極の信頼性を高めた光
導波路デバイス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波路デバイスは、集積化等に適して
おり、また低消費電力化にも適していることから光スイ
ッチや光変調器などへの適用が検討されている。また、
近年では、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Devision Mult
iplexing：高密度波長多重伝送）の普及に伴い、波長多
重時における各波長の光パワーを揃える手段や、伝送路
において任意波長を選択して挿抜する光ＡＤＭ（Add Dr
op Multiplexer）の光部品として可変光減衰器の必要性
が高まってきている。
おり、また低消費電力化にも適していることから光スイ
ッチや光変調器などへの適用が検討されている。また、
近年では、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Devision Mult
iplexing：高密度波長多重伝送）の普及に伴い、波長多
重時における各波長の光パワーを揃える手段や、伝送路
において任意波長を選択して挿抜する光ＡＤＭ（Add Dr
op Multiplexer）の光部品として可変光減衰器の必要性
が高まってきている。
【０００３】図４は、可変光減衰器を用いた光ＡＤＭの
構成例を示す。この光ＡＤＭは、複数のチャンネル（例
えば、３２チャンネル）を有する光伝送路の途中に設け
られ、前記伝送路の途中には、入力側に配置されたデマ
ルチプレクサ（Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ) ３０１と
出力側に配置されたマルチプレクサ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ
ｘｅｒ) ３０２、及びこれらの間にチャンネル数分の信
号処理部が設けられている。この信号処理部の１チャン
ネル分は、１×２光スイッチ３０３、可変光減衰器３０
４、及び２×１光スイッチ３０５から構成されている。
ここでは、１チャンネル分の信号処理部の構成のみを示
しているが、他のチャンネルも全て同一構成である。
構成例を示す。この光ＡＤＭは、複数のチャンネル（例
えば、３２チャンネル）を有する光伝送路の途中に設け
られ、前記伝送路の途中には、入力側に配置されたデマ
ルチプレクサ（Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ) ３０１と
出力側に配置されたマルチプレクサ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ
ｘｅｒ) ３０２、及びこれらの間にチャンネル数分の信
号処理部が設けられている。この信号処理部の１チャン
ネル分は、１×２光スイッチ３０３、可変光減衰器３０
４、及び２×１光スイッチ３０５から構成されている。
ここでは、１チャンネル分の信号処理部の構成のみを示
しているが、他のチャンネルも全て同一構成である。
【０００４】図４における１チャンネル分の信号処理部
の構成について説明する。デマルチプレクサ３０１は、
多重化された光信号入力を異なる波長毎に分波し、これ
を各チャンネルの信号処理部へ送出する。デマルチプレ
クサ３０１の出力線の各々には、１×２光スイッチ３０
３が接続され、その一方の出力端子はドロップ（Ｄｒｏ
ｐ）端子となり、他方の出力端子には可変光減衰器３０
４の入力端子が接続されている。可変光減衰器３０４に
は２×１光スイッチ３０５の一方の入力端子が接続さ
れ、その他方の入力端子はアド（Ａｄｄ）端子として用
いられる。２×１光スイッチ３０５の出力端子には、マ
ルチプレクサ３０２の入力端子が接続されている。
の構成について説明する。デマルチプレクサ３０１は、
多重化された光信号入力を異なる波長毎に分波し、これ
を各チャンネルの信号処理部へ送出する。デマルチプレ
クサ３０１の出力線の各々には、１×２光スイッチ３０
３が接続され、その一方の出力端子はドロップ（Ｄｒｏ
ｐ）端子となり、他方の出力端子には可変光減衰器３０
４の入力端子が接続されている。可変光減衰器３０４に
は２×１光スイッチ３０５の一方の入力端子が接続さ
れ、その他方の入力端子はアド（Ａｄｄ）端子として用
いられる。２×１光スイッチ３０５の出力端子には、マ
ルチプレクサ３０２の入力端子が接続されている。
【０００５】図４の光ＡＤＭは、或る距離をもって敷設
された光伝送線路の途中に設けられている。デマルチプ
レクサ３０１に入力される多重光信号は不図示の光増幅
器で増幅された後、デマルチプレクサ３０１によって分
波される。分波された信号のそれぞれは、１×２光スイ
ッチ３０３の切り替えに応じてドロップされ（外部に取
り出され）、或いは、ドロップせずに出力側（可変光減
衰器３０４側）へ送られる。出力側に送られた光信号
は、チャンネル毎の出力レベルを合わせるために、可変
光減衰器３０４による光減衰量の調整が行われる。可変
光減衰器３０４のそれぞれからの光信号は、マルチプレ
クサ３０２による合波によって多重光にされ、後段へ出
力される。また、２×１光スイッチ３０５がＡｄｄ側に
切り替えられた場合、アド端から取り込まれた光情報が
２×１光スイッチ３０５に入力され、デマルチプレクサ
３０１から取り込まれた多重光信号に合波（Ａｄｄ）さ
れる。
された光伝送線路の途中に設けられている。デマルチプ
レクサ３０１に入力される多重光信号は不図示の光増幅
器で増幅された後、デマルチプレクサ３０１によって分
波される。分波された信号のそれぞれは、１×２光スイ
ッチ３０３の切り替えに応じてドロップされ（外部に取
り出され）、或いは、ドロップせずに出力側（可変光減
衰器３０４側）へ送られる。出力側に送られた光信号
は、チャンネル毎の出力レベルを合わせるために、可変
光減衰器３０４による光減衰量の調整が行われる。可変
光減衰器３０４のそれぞれからの光信号は、マルチプレ
クサ３０２による合波によって多重光にされ、後段へ出
力される。また、２×１光スイッチ３０５がＡｄｄ側に
切り替えられた場合、アド端から取り込まれた光情報が
２×１光スイッチ３０５に入力され、デマルチプレクサ
３０１から取り込まれた多重光信号に合波（Ａｄｄ）さ
れる。
【０００６】可変光減衰器３０４としては、２つの方向
性結合器と、この２つの方向性結合器の間に設けた位相
シフタからなり、それぞれが小型化および低消費電力化
に有利なＬｉＮｂＯ3 （ニオブ酸リチウム：ＬＮ）基板
上に光導波路を設けた構成、すなわち方向性結合器型マ
ッハツエンダ（ＭＺ）構成による可変光減衰器が実用化
されつつある。この方向性結合器型マッハツエンダ構成
による可変光減衰器３０４は、光信号の通る光導波路に
電界を加えて基板の屈折率を変化させることにより信号
光の減衰量を制御することができる。
性結合器と、この２つの方向性結合器の間に設けた位相
シフタからなり、それぞれが小型化および低消費電力化
に有利なＬｉＮｂＯ3 （ニオブ酸リチウム：ＬＮ）基板
上に光導波路を設けた構成、すなわち方向性結合器型マ
ッハツエンダ（ＭＺ）構成による可変光減衰器が実用化
されつつある。この方向性結合器型マッハツエンダ構成
による可変光減衰器３０４は、光信号の通る光導波路に
電界を加えて基板の屈折率を変化させることにより信号
光の減衰量を制御することができる。
【０００７】図５は、従来の光導波路デバイスとしての
可変光減衰器の構成を示す。図５に示す可変光減衰器２
００は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）基板（以
下、ＬＮ基板という）１、このＬＮ基板１上に形成され
た電極２、この電極２とＬＮ基板１の間に設けられたＳ
ｉＯ2 膜３を備えて構成されている。また、電極２の両
側のＬＮ基板１の表面近傍には光導波路４ａ，４ｂが設
けられている。電極２は、ＬＮ基板１の表面に設けられ
たＩＴＯ（錫を添加した酸化インジウム：Indium Tin O
xide）膜２１、このＩＴＯ薄膜２１上に設けられたチタ
ン（Ｔｉ）薄膜２２、このチタン薄膜２２上に設けられ
た金（Ａｕ）薄膜２３からなる３層構造がとられてい
る。この電極２には＋極性の電圧が、他方の電極（図示
せず）には−極性の電圧が印加される。
可変光減衰器の構成を示す。図５に示す可変光減衰器２
００は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）基板（以
下、ＬＮ基板という）１、このＬＮ基板１上に形成され
た電極２、この電極２とＬＮ基板１の間に設けられたＳ
ｉＯ2 膜３を備えて構成されている。また、電極２の両
側のＬＮ基板１の表面近傍には光導波路４ａ，４ｂが設
けられている。電極２は、ＬＮ基板１の表面に設けられ
たＩＴＯ（錫を添加した酸化インジウム：Indium Tin O
xide）膜２１、このＩＴＯ薄膜２１上に設けられたチタ
ン（Ｔｉ）薄膜２２、このチタン薄膜２２上に設けられ
た金（Ａｕ）薄膜２３からなる３層構造がとられてい
る。この電極２には＋極性の電圧が、他方の電極（図示
せず）には−極性の電圧が印加される。
【０００８】ＩＴＯ薄膜２１は、錫を添加した酸化イン
ジウムであり、９０％以上の可視光透過率と、１０Ω／
□以下のシート抵抗値をもつ透明電極であり、目合わせ
ずれ（電極２と光導波路４ａ，４ｂの位置づれ）によ
り、チタン薄膜２２、金薄膜２３がＳｉＯ2 膜３を介し
て光導波路４ａ，４ｂに近接することで光吸収が生じ、
挿入損失が増えるのを防止している。また、チタン薄膜
２２は、ＩＴＯ薄膜２１と金薄膜２３とを接合する接着
剤の役割を担っている。金薄膜２３は外部との接続に用
いられる電極板として機能するものであり、合金化によ
る接着性に優れ、ワイヤボンディングがし易いという性
質から選ばれている。
ジウムであり、９０％以上の可視光透過率と、１０Ω／
□以下のシート抵抗値をもつ透明電極であり、目合わせ
ずれ（電極２と光導波路４ａ，４ｂの位置づれ）によ
り、チタン薄膜２２、金薄膜２３がＳｉＯ2 膜３を介し
て光導波路４ａ，４ｂに近接することで光吸収が生じ、
挿入損失が増えるのを防止している。また、チタン薄膜
２２は、ＩＴＯ薄膜２１と金薄膜２３とを接合する接着
剤の役割を担っている。金薄膜２３は外部との接続に用
いられる電極板として機能するものであり、合金化によ
る接着性に優れ、ワイヤボンディングがし易いという性
質から選ばれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光導波
路デバイスによると、特定の環境下、例えば、高温環境
下（例えば、＋８０℃）で電圧を印加する状況が継続的
に行われた場合、チタン薄膜２２の酸化物がアルカリを
示すため、ＩＴＯ薄膜２１の酸化インジウムと反応して
イオン流出が生じ、これによってＩＴＯ薄膜２１が徐々
に溶け出し、ついには電極短絡に至ることが判明した。
電極短絡が発生することにより、光導波路デバイスの信
頼性及び長寿命化は著しく低下する。
路デバイスによると、特定の環境下、例えば、高温環境
下（例えば、＋８０℃）で電圧を印加する状況が継続的
に行われた場合、チタン薄膜２２の酸化物がアルカリを
示すため、ＩＴＯ薄膜２１の酸化インジウムと反応して
イオン流出が生じ、これによってＩＴＯ薄膜２１が徐々
に溶け出し、ついには電極短絡に至ることが判明した。
電極短絡が発生することにより、光導波路デバイスの信
頼性及び長寿命化は著しく低下する。
【００１０】したがって、本発明の目的は、特定の環境
下において電極に電圧を印加しても、電極の劣化や短絡
を生じにくくし、信頼性の向上及び長寿命化を図れるよ
うにした光導波路デバイス及びその製造方法を提供する
ことにある。
下において電極に電圧を印加しても、電極の劣化や短絡
を生じにくくし、信頼性の向上及び長寿命化を図れるよ
うにした光導波路デバイス及びその製造方法を提供する
ことにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、第１の特徴として、基板と、前記基板内
に設けられた少なくとも１本の光導波路と、前記基板上
の前記光導波路の近傍又は上部に設けられると共に酸化
物を含んだ導電性の第１の薄膜層と、前記第１の薄膜層
に積層され、酸化された状態で酸性又は中性を示すと共
に導電性の第２の薄膜層を備えることを特徴とする光導
波路デバイスを提供する。
達成するため、第１の特徴として、基板と、前記基板内
に設けられた少なくとも１本の光導波路と、前記基板上
の前記光導波路の近傍又は上部に設けられると共に酸化
物を含んだ導電性の第１の薄膜層と、前記第１の薄膜層
に積層され、酸化された状態で酸性又は中性を示すと共
に導電性の第２の薄膜層を備えることを特徴とする光導
波路デバイスを提供する。
【００１２】この構成によれば、基板上に設けられた電
極が、酸化物を含む導電性の第１の薄膜層と、この第１
の薄膜層上に積層され、酸化された状態で酸性又は中性
を示す導電性の第２の薄膜層を備えて構成されているた
め、第１の薄膜層と第２の薄膜層との間には、第１の薄
膜層にイオン流出を生じさせるような反応は生ぜず、電
極に電圧を継続的に印加しても電極破壊による電極劣化
は生じにくくなり、製品寿命及び信頼性を向上させるこ
とができる。
極が、酸化物を含む導電性の第１の薄膜層と、この第１
の薄膜層上に積層され、酸化された状態で酸性又は中性
を示す導電性の第２の薄膜層を備えて構成されているた
め、第１の薄膜層と第２の薄膜層との間には、第１の薄
膜層にイオン流出を生じさせるような反応は生ぜず、電
極に電圧を継続的に印加しても電極破壊による電極劣化
は生じにくくなり、製品寿命及び信頼性を向上させるこ
とができる。
【００１３】本発明は、上記の目的を達成するため、第
２の特徴として、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）基板内に少
なくとも１本の光導波路を形成し、前記光導波路及び前
記ＬＮ基板の表面にＩＴＯ膜を形成し、前記ＩＴＯ膜上
にフォトレジストを形成してパターニングをし、前記フ
ォトレジストをマスクにして、前記ＩＴＯ膜の不要部分
をエッチングにより除去して前記ＩＴＯパターンを形成
し、前記ＩＴＯパターン上のフォトレジストを除去し、
前記ＩＴＯパターンの表面及び前記基板の露出面に前記
ＩＴＯ膜よりも膜厚の薄いクロム薄膜を形成し、前記ク
ロム薄膜にフォトレジストを施し、前記クロム薄膜の不
要部分をエッチングにより除去し、前記エッチング後に
前記クロム薄膜上に残留したフォトレジストを除去する
ことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法を提供す
る。
２の特徴として、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）基板内に少
なくとも１本の光導波路を形成し、前記光導波路及び前
記ＬＮ基板の表面にＩＴＯ膜を形成し、前記ＩＴＯ膜上
にフォトレジストを形成してパターニングをし、前記フ
ォトレジストをマスクにして、前記ＩＴＯ膜の不要部分
をエッチングにより除去して前記ＩＴＯパターンを形成
し、前記ＩＴＯパターン上のフォトレジストを除去し、
前記ＩＴＯパターンの表面及び前記基板の露出面に前記
ＩＴＯ膜よりも膜厚の薄いクロム薄膜を形成し、前記ク
ロム薄膜にフォトレジストを施し、前記クロム薄膜の不
要部分をエッチングにより除去し、前記エッチング後に
前記クロム薄膜上に残留したフォトレジストを除去する
ことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法を提供す
る。
【００１４】この方法によれば、ＬＮ基板上にＩＴＯ膜
を形成した後、このＩＴＯ膜を所望の形状のＩＴＯパタ
ーンを得、このＩＴＯパターン上にクロム薄膜を形成す
る際、ＩＴＯ膜よりも膜厚が薄くなるように設けられ、
このクロム薄膜を所望の形状にエッチングすることによ
り、クロム薄膜の接着性を良好にしながら、電極破壊が
生じない構造の電極を備えた光導波路デバイスを得るこ
とができる。
を形成した後、このＩＴＯ膜を所望の形状のＩＴＯパタ
ーンを得、このＩＴＯパターン上にクロム薄膜を形成す
る際、ＩＴＯ膜よりも膜厚が薄くなるように設けられ、
このクロム薄膜を所望の形状にエッチングすることによ
り、クロム薄膜の接着性を良好にしながら、電極破壊が
生じない構造の電極を備えた光導波路デバイスを得るこ
とができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。本発明の実施の形態を説明する
前に、本願に示す光導波路デバイスを発明するに至った
経緯について説明する。本発明者は、図５の様な構造の
光導波路デバイスの電極に異常（電気的なマイグレーシ
ョン（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ））が生じる原因について精
査したところ、その原因を明らかにすることができた。
まず、光導波路デバイスに用いる電極として最適と思わ
れる元素について、〔表１〕のような調査を実施した。
その結果、電極劣化の原因をつきとめることができた。
その原因は、チタン（Ｔｉ）の酸化物であるＴｉＯ2 が
アルカリ性を示すためであり、その発生メカニズムも解
明することができた。
て図面を基に説明する。本発明の実施の形態を説明する
前に、本願に示す光導波路デバイスを発明するに至った
経緯について説明する。本発明者は、図５の様な構造の
光導波路デバイスの電極に異常（電気的なマイグレーシ
ョン（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ））が生じる原因について精
査したところ、その原因を明らかにすることができた。
まず、光導波路デバイスに用いる電極として最適と思わ
れる元素について、〔表１〕のような調査を実施した。
その結果、電極劣化の原因をつきとめることができた。
その原因は、チタン（Ｔｉ）の酸化物であるＴｉＯ2 が
アルカリ性を示すためであり、その発生メカニズムも解
明することができた。
【００１６】
【表１】
【００１７】まず、ＩＴＯ薄膜２１の構成物質であるＩ
ｎＯ（酸化インジウム）の溶解が、次の化学式で示すよ
うに生じる。 （ｉ）Ｉｎ→Ｉｎ2+＋Ｏ2 Ｈ2 Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ- ２Ｈ+ ＋２ｅ→Ｈ2 （ii）Ｉｎ2+＋２（ＯＨ- ）→Ｉｎ（ＯＨ）2 この溶解により、イオン移動（イオン流出）が次のよう
に生じる。 Ｉｎ（ＯＨ）2 → Ｉｎ＋Ｈ2 Ｏ さらに、ＩｎＯの析出が生じる。 ＩｎＯ＋Ｈ2 Ｏ←→Ｉｎ（ＯＨ）２←→Ｉｎ2+＋（ＯＨ
- ）
ｎＯ（酸化インジウム）の溶解が、次の化学式で示すよ
うに生じる。 （ｉ）Ｉｎ→Ｉｎ2+＋Ｏ2 Ｈ2 Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ- ２Ｈ+ ＋２ｅ→Ｈ2 （ii）Ｉｎ2+＋２（ＯＨ- ）→Ｉｎ（ＯＨ）2 この溶解により、イオン移動（イオン流出）が次のよう
に生じる。 Ｉｎ（ＯＨ）2 → Ｉｎ＋Ｈ2 Ｏ さらに、ＩｎＯの析出が生じる。 ＩｎＯ＋Ｈ2 Ｏ←→Ｉｎ（ＯＨ）２←→Ｉｎ2+＋（ＯＨ
- ）
【００１８】以上の反応を繰り返しながら、ＩｎＯ及び
Ｉｎ2+が陰極へ移動し、陽極（金薄膜２３）に向かって
成長する。この様にして生じた電極が電極短絡を発生さ
せる。図５の構成においては、チタン薄膜２２により生
じるチタン酸化物がアルカリ性なため、上記したＩｎ→
Ｉｎ2+＋Ｏ2 とＨ2 Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ- の反応が活発にな
ってＩｎまたはＩｎＯが成長し、ついには電極短絡に至
る。
Ｉｎ2+が陰極へ移動し、陽極（金薄膜２３）に向かって
成長する。この様にして生じた電極が電極短絡を発生さ
せる。図５の構成においては、チタン薄膜２２により生
じるチタン酸化物がアルカリ性なため、上記したＩｎ→
Ｉｎ2+＋Ｏ2 とＨ2 Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ- の反応が活発にな
ってＩｎまたはＩｎＯが成長し、ついには電極短絡に至
る。
【００１９】そこで、本発明は、上記の問題を解決すべ
く、ＬＮ基板上に第１及び第２の薄膜層を積層して電極
を構成する際、第１の薄膜層は酸化物を含む導電性の薄
膜層とし、第２の薄膜層は、酸化された状態で酸性又は
中性を示す導電性の薄膜層とした。これにより、第１の
薄膜層にイオン流出が発生するのを防止することができ
た。なお、第２の薄膜層上には、酸化された状態で中性
を示す導電性の第３の薄膜層を、電圧印加のための電極
板として設けることができる。
く、ＬＮ基板上に第１及び第２の薄膜層を積層して電極
を構成する際、第１の薄膜層は酸化物を含む導電性の薄
膜層とし、第２の薄膜層は、酸化された状態で酸性又は
中性を示す導電性の薄膜層とした。これにより、第１の
薄膜層にイオン流出が発生するのを防止することができ
た。なお、第２の薄膜層上には、酸化された状態で中性
を示す導電性の第３の薄膜層を、電圧印加のための電極
板として設けることができる。
【００２０】以下、本発明の実施の形態について図面を
基に説明する。 〔第１の実施の形態〕図１は、本発明による光導波路デ
バイスの第１の実施の形態を示す。ここでは、光導波路
デバイスの具体例として、本発明の採用に最適な可変光
減衰器を示している。本発明の光導波路デバイス（可変
光減衰器１００）は、ＬＮ基板１１、電極１２、および
ＳｉＯ2 膜１３を備えて構成されている。ＳｉＯ2 膜１
３は、光導波路４ａ，４ｂからの光の吸収を抑えるため
に設けられているが、無くともよい。ＬＮ基板１１の表
面には、ＳｉＯ2 （二酸化珪素）膜１３が設けられ、こ
のＳｉＯ2 膜１３上に電極１２が設けられている。電極
１２の両側のＬＮ基板１１の表面近傍には、光導波路１
４ａ，１４ｂが設けられている。電極１２は、ＬＮ基板
１１の表面に設けられたＩＴＯ薄膜３１、このＩＴＯ薄
膜３１上に設けられたクロム（Ｃｒ）薄膜３２、このク
ロム薄膜３２上に設けられた金薄膜３３からなる３層構
造を有している。クロム薄膜３２は、酸化物が若干酸性
を示す金属であることが望ましい。
基に説明する。 〔第１の実施の形態〕図１は、本発明による光導波路デ
バイスの第１の実施の形態を示す。ここでは、光導波路
デバイスの具体例として、本発明の採用に最適な可変光
減衰器を示している。本発明の光導波路デバイス（可変
光減衰器１００）は、ＬＮ基板１１、電極１２、および
ＳｉＯ2 膜１３を備えて構成されている。ＳｉＯ2 膜１
３は、光導波路４ａ，４ｂからの光の吸収を抑えるため
に設けられているが、無くともよい。ＬＮ基板１１の表
面には、ＳｉＯ2 （二酸化珪素）膜１３が設けられ、こ
のＳｉＯ2 膜１３上に電極１２が設けられている。電極
１２の両側のＬＮ基板１１の表面近傍には、光導波路１
４ａ，１４ｂが設けられている。電極１２は、ＬＮ基板
１１の表面に設けられたＩＴＯ薄膜３１、このＩＴＯ薄
膜３１上に設けられたクロム（Ｃｒ）薄膜３２、このク
ロム薄膜３２上に設けられた金薄膜３３からなる３層構
造を有している。クロム薄膜３２は、酸化物が若干酸性
を示す金属であることが望ましい。
【００２１】ここで、図１の構成の光導波路デバイスの
製造方法について説明する。まず、ＬＮ基板１１の表面
近傍に光導波路４ａ，４ｂを形成する。この光導波路４
ａ，４ｂは、例えば、所望の導波路のパターンを有する
チタン金属膜ストリップを成膜し、さらに結晶中に拡散
させることにより形成することができる。ついで、光導
波路４ａ，４ｂ及びＬＮ基板１１の表面に一様にＳｉＯ
2 膜１３を設け、さらに、このＳｉＯ2 膜１３の表面に
ＩＴＯ薄膜をスパッタ法により一定の厚みに形成する。
次に、ＩＴＯ薄膜上にフォトレジストを形成し、パター
ニング（露光、現像等）を行う。このパターニングされ
たフォトレジストをマスクにして、ＩＴＯ薄膜の不要部
分をフォトレジストにより除去する。これにより、所望
の形状及びサイズのＩＴＯ薄膜３１（ＩＴＯパターン）
が形成される。ついで、このＩＴＯ薄膜３１上のフォト
レジストを除去した後、ＩＴＯ薄膜３１の表面とＳｉＯ
2膜１３の露出面にクロム薄膜を蒸着等により形成す
る。このクロム薄膜は、ＩＴＯ薄膜３１よりも薄い厚み
に形成する。ついで、クロム薄膜にフォトレジストを施
した後、クロム薄膜３２として残す部分を除き、他の部
分をエッチングにより除去する。これによりクロム薄膜
３２が形成される。ついで、クロム薄膜３２上に残され
たフォトレジストを除去する。さらに、クロム薄膜３２
を形成したときと同様の方法により、クロム薄膜３２上
に金薄膜３３を形成する。
製造方法について説明する。まず、ＬＮ基板１１の表面
近傍に光導波路４ａ，４ｂを形成する。この光導波路４
ａ，４ｂは、例えば、所望の導波路のパターンを有する
チタン金属膜ストリップを成膜し、さらに結晶中に拡散
させることにより形成することができる。ついで、光導
波路４ａ，４ｂ及びＬＮ基板１１の表面に一様にＳｉＯ
2 膜１３を設け、さらに、このＳｉＯ2 膜１３の表面に
ＩＴＯ薄膜をスパッタ法により一定の厚みに形成する。
次に、ＩＴＯ薄膜上にフォトレジストを形成し、パター
ニング（露光、現像等）を行う。このパターニングされ
たフォトレジストをマスクにして、ＩＴＯ薄膜の不要部
分をフォトレジストにより除去する。これにより、所望
の形状及びサイズのＩＴＯ薄膜３１（ＩＴＯパターン）
が形成される。ついで、このＩＴＯ薄膜３１上のフォト
レジストを除去した後、ＩＴＯ薄膜３１の表面とＳｉＯ
2膜１３の露出面にクロム薄膜を蒸着等により形成す
る。このクロム薄膜は、ＩＴＯ薄膜３１よりも薄い厚み
に形成する。ついで、クロム薄膜にフォトレジストを施
した後、クロム薄膜３２として残す部分を除き、他の部
分をエッチングにより除去する。これによりクロム薄膜
３２が形成される。ついで、クロム薄膜３２上に残され
たフォトレジストを除去する。さらに、クロム薄膜３２
を形成したときと同様の方法により、クロム薄膜３２上
に金薄膜３３を形成する。
【００２２】クロム薄膜３２は、ＩＴＯ薄膜３１との接
着性に劣る特性を持っている。しかし、上記したように
クロム薄膜３２の膜厚をＩＴＯ薄膜３１よりも薄くする
ことにより、歪みを低減し、接着性を向上させることが
できる。この結果、電極の信頼性を上げることが可能に
なる。
着性に劣る特性を持っている。しかし、上記したように
クロム薄膜３２の膜厚をＩＴＯ薄膜３１よりも薄くする
ことにより、歪みを低減し、接着性を向上させることが
できる。この結果、電極の信頼性を上げることが可能に
なる。
【００２３】ＩＴＯ薄膜３１、クロム薄膜３２、及び金
薄膜３３のそれぞれは、起電力の異なる異種材料の接合
による三層構造の電極になるため、微少電池効果による
電極劣化を防ぐことができる。ＩＴＯ薄膜３１は、錫を
添加した酸化インジウム（ＩＴＯ）であり、９０％以上
の可視光透過率と１０Ω／□以下のシート抵抗値を持つ
透明電極であり、目合わせずれによりクロム薄膜３２、
金薄膜３３がＳｉＯ2薄膜１３を介して導波路に近接す
ることで、挿入損失が増大することを防いでいる。クロ
ム薄膜３２は、ＩＴＯ薄膜３１と金薄膜３３を接着する
接着剤の役割を果たしている。
薄膜３３のそれぞれは、起電力の異なる異種材料の接合
による三層構造の電極になるため、微少電池効果による
電極劣化を防ぐことができる。ＩＴＯ薄膜３１は、錫を
添加した酸化インジウム（ＩＴＯ）であり、９０％以上
の可視光透過率と１０Ω／□以下のシート抵抗値を持つ
透明電極であり、目合わせずれによりクロム薄膜３２、
金薄膜３３がＳｉＯ2薄膜１３を介して導波路に近接す
ることで、挿入損失が増大することを防いでいる。クロ
ム薄膜３２は、ＩＴＯ薄膜３１と金薄膜３３を接着する
接着剤の役割を果たしている。
【００２４】〔表２〕は、クロム薄膜３２の特性を示
す。
す。
【表２】
【００２５】〔表２〕に示すように、本実施の形態で使
用したクロム薄膜３２は、その酸化物であるＣｒＯ42-
が酸性を示している。そして、〔表１〕に示したよう
に、ＩＴＯに含まれる酸化インジウム（ＩｎＯ）も同じ
く酸性を示すので、イオン流出の反応を抑圧することが
でき、結果として電極短絡を防止することができる。し
たがって、製品寿命及び信頼性が向上する。
用したクロム薄膜３２は、その酸化物であるＣｒＯ42-
が酸性を示している。そして、〔表１〕に示したよう
に、ＩＴＯに含まれる酸化インジウム（ＩｎＯ）も同じ
く酸性を示すので、イオン流出の反応を抑圧することが
でき、結果として電極短絡を防止することができる。し
たがって、製品寿命及び信頼性が向上する。
【００２６】上記実施の形態においては、クロム薄膜３
２は酸化物が酸性であるとしたが、イオン流出の反応を
生じるアルカリ性以外であればよく、したがって中性で
もよい。また、電極１２にクロム（Ｃｒ）薄膜を用いた
が、本発明はクロム薄膜に限定されるものではなく、そ
の酸化物が中性または酸性を示す金属であれば特に限定
されない。さらに、第３層にはＡｕ薄膜を用いたが、こ
れに近い機能（物性）が得られるものであればよく、他
の金属を用いても構わない。
２は酸化物が酸性であるとしたが、イオン流出の反応を
生じるアルカリ性以外であればよく、したがって中性で
もよい。また、電極１２にクロム（Ｃｒ）薄膜を用いた
が、本発明はクロム薄膜に限定されるものではなく、そ
の酸化物が中性または酸性を示す金属であれば特に限定
されない。さらに、第３層にはＡｕ薄膜を用いたが、こ
れに近い機能（物性）が得られるものであればよく、他
の金属を用いても構わない。
【００２７】〔第２の実施の形態〕図２は、本発明の光
導波路デバイスの第２の実施の形態を示す。上記したよ
うに、イオン流出は、ＩＴＯ薄膜２１上に酸性または中
性の金属薄膜を設けることにより防止できるが、さら
に、図２の（ａ）に示すように、図１の構成において、
少なくとも第２層のクロム薄膜３２の側面にポリイミ
ド、ポリマー、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ等による保護膜４１を
設けることにより、イオン流出の反応の抑圧は更に高め
られる。或いは、図２の（ｂ）に示すように、ＩＴＯ薄
膜２１を窒化膜等による保護膜４２で被覆するようにし
ても同様の効果が得られる。この図２の（ａ），（ｂ）
に示した保護膜は、図５に示した構造の光導波路デバイ
スにも適用可能であり、チタン薄膜２２の使用に起因し
て生じていた従来の問題を低減することができる。
導波路デバイスの第２の実施の形態を示す。上記したよ
うに、イオン流出は、ＩＴＯ薄膜２１上に酸性または中
性の金属薄膜を設けることにより防止できるが、さら
に、図２の（ａ）に示すように、図１の構成において、
少なくとも第２層のクロム薄膜３２の側面にポリイミ
ド、ポリマー、ＳｉＯ2 、ＳｉＮ等による保護膜４１を
設けることにより、イオン流出の反応の抑圧は更に高め
られる。或いは、図２の（ｂ）に示すように、ＩＴＯ薄
膜２１を窒化膜等による保護膜４２で被覆するようにし
ても同様の効果が得られる。この図２の（ａ），（ｂ）
に示した保護膜は、図５に示した構造の光導波路デバイ
スにも適用可能であり、チタン薄膜２２の使用に起因し
て生じていた従来の問題を低減することができる。
【００２８】〔第３の実施の形態〕図３は、本発明の光
導波路デバイスの第３の実施の形態を示す。本実施の形
態は、電極１２が外気に触れ、空気中の酸素と反応する
ことにより酸化し、電極劣化が生じるのを防止するよう
にしたものである。その手段として、電極１２の全体を
覆うように保護膜４３を設けている。保護膜４３とし
て、ポリイミド、ＳｉＯ2 等を用いることができる。
導波路デバイスの第３の実施の形態を示す。本実施の形
態は、電極１２が外気に触れ、空気中の酸素と反応する
ことにより酸化し、電極劣化が生じるのを防止するよう
にしたものである。その手段として、電極１２の全体を
覆うように保護膜４３を設けている。保護膜４３とし
て、ポリイミド、ＳｉＯ2 等を用いることができる。
【００２９】上記の説明においては、光導波路デバイス
の実施の形態として可変光減衰器を示したが、本発明は
可変光減衰器に限定されるものではなく、本発明にかか
る電極構造を用いた光部品、例えば、光スイッチ、光変
調器等についても適用可能である。
の実施の形態として可変光減衰器を示したが、本発明は
可変光減衰器に限定されるものではなく、本発明にかか
る電極構造を用いた光部品、例えば、光スイッチ、光変
調器等についても適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の光導
波路デバイスによれば、基板上に設けられた電極の構成
が、酸化物が酸性を示す第１の薄膜層と、この第１の薄
膜層上に設けられると共に酸化された状態で酸性または
中性を示す第２の薄膜層を備えるようにしたので、第１
層にイオン流出を生じさせる反応は発生せず、電極劣化
を生じないようにすることができるため、電極短絡を防
止でき、製品寿命や信頼性を向上させることができる。
波路デバイスによれば、基板上に設けられた電極の構成
が、酸化物が酸性を示す第１の薄膜層と、この第１の薄
膜層上に設けられると共に酸化された状態で酸性または
中性を示す第２の薄膜層を備えるようにしたので、第１
層にイオン流出を生じさせる反応は発生せず、電極劣化
を生じないようにすることができるため、電極短絡を防
止でき、製品寿命や信頼性を向上させることができる。
【００３１】本発明の光導波路デバイスの製造方法によ
れば、ＬＮ基板上にＩＴＯ膜を形成した後、このＩＴＯ
膜をエッチングにより所望の形状のＩＴＯパターンに
し、このＩＴＯパターン上にクロム薄膜を形成する際、
ＩＴＯ膜よりも膜厚が薄くなるように形成し、このクロ
ム薄膜をエッチングにより所望の形状にするようにした
ので、クロム薄膜の接着性を良好にしながら、電極破壊
が生じない構造の電極を備えた光導波路デバイスを得る
ことができる。
れば、ＬＮ基板上にＩＴＯ膜を形成した後、このＩＴＯ
膜をエッチングにより所望の形状のＩＴＯパターンに
し、このＩＴＯパターン上にクロム薄膜を形成する際、
ＩＴＯ膜よりも膜厚が薄くなるように形成し、このクロ
ム薄膜をエッチングにより所望の形状にするようにした
ので、クロム薄膜の接着性を良好にしながら、電極破壊
が生じない構造の電極を備えた光導波路デバイスを得る
ことができる。
【図１】本発明の光導波路デバイスの第２の実施の形態
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】本発明の光導波路デバイスの第２の実施の形態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】本発明の光導波路デバイスの第３の実施の形態
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図４】可変光減衰器を用いた光ＡＤＭの構成例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】従来の光導波路デバイスを示す斜視図である。
１，１１ ＬＮ（ニオブ酸リチウム：ＬｉＮｂＯ3 ）基
板 ２，１２ 電極 ３，１３ ＳｉＯ2 膜 ４ａ，４ｂ１４ａ，１４ｂ 光導波路 ２１，３１ ＩＴＯ薄膜 ２２ チタン薄膜 ２３，３３ 金（Ａｕ）薄膜 ３２ クロム（Ｃｒ）薄膜 ４１，４２，４３ 保護膜 １００，２００ 可変光減衰器
板 ２，１２ 電極 ３，１３ ＳｉＯ2 膜 ４ａ，４ｂ１４ａ，１４ｂ 光導波路 ２１，３１ ＩＴＯ薄膜 ２２ チタン薄膜 ２３，３３ 金（Ａｕ）薄膜 ３２ クロム（Ｃｒ）薄膜 ４１，４２，４３ 保護膜 １００，２００ 可変光減衰器
Claims (9)
- 【請求項１】 基板と、 前記基板内に設けられた少なくとも１本の光導波路と、 前記基板上の前記光導波路の近傍又は上部に設けられる
と共に酸化物を含んだ導電性の第１の薄膜層と、 前記第１の薄膜層に積層され、酸化された状態で酸性又
は中性を示すと共に導電性の第２の薄膜層を備えること
を特徴とする光導波路デバイス。 - 【請求項２】 前記第１の薄膜層は、酸化インジウム
（ＩＴＯ）を含むことを特徴とする請求項１記載の光導
波路デバイス。 - 【請求項３】 前記第２の薄膜層は、クロムを含むこと
を特徴とする請求項１記載の光導波路デバイス。 - 【請求項４】 前記第１の薄膜層及び前記第２の薄膜層
は、少なくとも一方の露出面に保護膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路デバイス。 - 【請求項５】 前記第２の薄膜層は、中性を示す導電性
の第３の薄膜層が表面に形成されていることを特徴とす
る請求項１記載の光導波路デバイス。 - 【請求項６】 前記第３の薄膜層は、金を含むことを特
徴とする請求項５記載の光導波路デバイス。 - 【請求項７】 前記第１の薄膜層、前記第２の薄膜層及
び前記第３の薄膜層から成る電極は、その露出面の全域
に保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１光
導波路デバイス。 - 【請求項８】 前記基板は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮ
ｂＯ3 ）基板により構成され、 前記光導波路は、所定の間隔により２つのマッハツエン
ダ型方向性結合器が形成され、更にこれら方向性結合器
の間に位相シフト器が形成されるように前記ニオブ酸リ
チウム基板上に配設され、 前記第１の薄膜層及び前記第２の薄膜層を含む構成の電
極は、前記位相シフト器に配設され、前記電極に印加さ
れた電圧に応じた電界が前記光導波路に付与されること
により可変光減衰器として機能することを特徴とする請
求項１記載の光導波路デバイス。 - 【請求項９】 ＬＮ（ニオブ酸リチウム）基板内に少な
くとも１本の光導波路を形成し、 前記光導波路及び前記ＬＮ基板の表面にＩＴＯ膜を形成
し、 前記ＩＴＯ膜上にフォトレジストを形成してパターニン
グをし、 前記フォトレジストをマスクにして前記ＩＴＯ膜の不要
部分をエッチングにより除去して前記ＩＴＯパターンを
形成し、 前記ＩＴＯパターン上のフォトレジストを除去し、 前記ＩＴＯパターンの表面及び前記基板の露出面に前記
ＩＴＯ膜よりも膜厚の薄いクロム薄膜を形成し、 前記クロム薄膜にフォトレジストを施し、 前記クロム薄膜の不要部分をエッチングにより除去し、 前記エッチング後に前記クロム薄膜上に残留したフォト
レジストを除去することを特徴とする光導波路デバイス
の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001081184A JP2002250905A (ja) | 2000-12-22 | 2001-03-21 | 光導波路デバイス及びその製造方法 |
| US10/025,465 US6879737B2 (en) | 2000-12-22 | 2001-12-26 | Optical waveguide device and process for production thereof |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000391386 | 2000-12-22 | ||
| JP2000-391386 | 2000-12-22 | ||
| JP2001081184A JP2002250905A (ja) | 2000-12-22 | 2001-03-21 | 光導波路デバイス及びその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004136614A Division JP2004227013A (ja) | 2000-12-22 | 2004-04-30 | 光導波路デバイス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002250905A true JP2002250905A (ja) | 2002-09-06 |
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ID=26606444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001081184A Pending JP2002250905A (ja) | 2000-12-22 | 2001-03-21 | 光導波路デバイス及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6879737B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002250905A (ja) |
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| JP2009145816A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-02 | Ngk Insulators Ltd | 光変調器 |
| CN103582842B (zh) * | 2012-04-05 | 2017-04-05 | 松下知识产权经营株式会社 | 光调制器、拾光器以及光调制模块 |
| JP7135384B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2022-09-13 | 住友大阪セメント株式会社 | 光導波路素子 |
| CN109581584B (zh) * | 2018-11-22 | 2020-08-07 | 上海理工大学 | 一种硅-铌酸锂异质集成扫描芯片及其制备方法、应用 |
| US11378747B2 (en) * | 2020-07-02 | 2022-07-05 | Globalfoundries U.S. Inc. | Waveguide attenuator |
| CN114755761B (zh) * | 2022-04-27 | 2023-01-24 | 北京航空航天大学 | 基于铬掩膜的铌酸锂薄膜亚微米线宽脊型光波导制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5911086B2 (ja) | 1978-11-21 | 1984-03-13 | 日本電信電話株式会社 | 光変調装置 |
| KR940004570B1 (ko) * | 1988-08-05 | 1994-05-25 | 마쓰시다 덴끼 산교오 가부시기가이샤 | 가변 초점 장치 |
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