JP2009192588A - Shg element and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、強誘電体基板に周期的な分極反転領域を形成し、その領域とオーバラップするような光導波路を有するSHG素子およびこの製造方法に関する。 The present invention relates to an SHG element having an optical waveguide in which a periodic domain-inverted region is formed in a ferroelectric substrate and overlaps the region, and a method of manufacturing the SHG device.
従来の強誘電体基板に周期的な分極反転領域を形成しその領域とオーバラップするような光導波路を有し、入射される光線の波長を反波長に変換する光第2高調波発生素子(以下、SHG素子と称す)は、背面に支持基板を貼り合わせた光導波路を構成するトレンチを形成した強誘電体基板の主面に保護膜が設けられた構成であった。 An optical second harmonic generating element (having an optical waveguide that forms a periodic domain-inverted region on a conventional ferroelectric substrate and overlaps the region, and converts the wavelength of the incident light beam to the opposite wavelength) Hereinafter, the SHG element) has a configuration in which a protective film is provided on the main surface of a ferroelectric substrate in which a trench constituting an optical waveguide having a support substrate bonded to the back surface is formed.
そして、このようなSHG素子を形成する場合、先ず分極反転領域を形成した強誘電体基板の裏面に支持基板を貼り付け、その後に強誘電体基板を厚み方向に研磨して所望の厚みとし、次いで強誘電体基板の主面に光導波路を構成するトレンチを形成するとともにその表面に保護膜を形成し、その後にダイシングにより個片分割し端面研磨するものである。 When forming such an SHG element, first, a support substrate is attached to the back surface of the ferroelectric substrate on which the domain-inverted regions are formed, and then the ferroelectric substrate is polished in the thickness direction to obtain a desired thickness. Next, a trench constituting an optical waveguide is formed on the main surface of the ferroelectric substrate, and a protective film is formed on the surface thereof. Thereafter, the substrate is divided into individual pieces by dicing and the end surfaces are polished.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、このようにして形成されたSHG素子は、光導波路を構成するトレンチ部分がSHG素子の外周面に近接配置されてしまうため、ウエハを用いた多数個一括成形におけるダイシングによる個片分割や、光導波路の入出射面の研磨においてトレンチの端部に大きな加工応力が集中的に加わり、この結果SHG素子の製造過程における割れ、欠けの原因となっていた。 However, in the SHG element formed in this way, since the trench portion constituting the optical waveguide is disposed close to the outer peripheral surface of the SHG element, the individual division by dicing in the batch forming of a large number using a wafer, In the polishing of the light incident / exit surface of the optical waveguide, a large processing stress is concentrated on the end portion of the trench, resulting in cracking and chipping in the manufacturing process of the SHG element.
そこで、本発明はこのような問題を解決し、SHG素子の生産性を高めることを目的とする。 Therefore, the present invention aims to solve such problems and increase the productivity of SHG elements.
そして、この目的を達成するため本発明は、SHG素子を構成する保護膜の主面にさらにシリコン基板を貼り合わせるとともに、光導波路の入出射面を研磨面となる強誘電体基板、保護膜およびシリコン基板の端面を同一研磨面としたのである。 In order to achieve this object, the present invention provides a ferroelectric substrate, a protective film, and a protective substrate, in which a silicon substrate is further bonded to the main surface of the protective film constituting the SHG element, and the incident / exit surface of the optical waveguide is a polished surface. The end surface of the silicon substrate is the same polished surface.
この構成により、SHG素子の生産性を向上させることが出来るのである。 With this configuration, the productivity of the SHG element can be improved.
以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1はSHG素子1を金属ベース2上に実装した状態の断面構造を示したもので、光導波路3を形成した強誘電体基板4の主面に支持基板5を貼り合わせ、この一主面の反対側の一主面に保護膜6及びシリコン基板7を貼り合わせた構造である。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a state in which the
なお、強誘電体基板4はマグネシウムをドープした5°Y−Cutニオブ酸リチウム基板を使用しており、支持基板5はY−Cutニオブ酸リチウム基板を使用しており、保護膜6は酸化ケイ素を使用している。
The
また、強誘電体基板4は図2で後述するように、保護膜6が設けられる一主面に一対のトレンチ8が形成されており、このトレンチ8の間に形成されたリッジ9が光導波路3を構成するとともに、この光導波路3に対してその延伸方向において周期的に複数の分極反転領域10が配置することで波長変換を行う構造となっている。
Further, as will be described later with reference to FIG. 2, the
そして、その製造方法としては図2に示すように、厚みが約300μmのウエハ状の強誘電体基板4の主面に分極反転構造のピッチ、幅に相当するパターンに形成された櫛型アルミ電極11をフォトリソグラフィーによって形成するとともに、裏面の略全面にアルミ電極12を形成する。次いで、櫛型アルミ電極11とアルミ電極12の間にパルス電界を印加することでそれぞれの櫛からZ軸方向に分極反転領域10が形成され、その後、アルカリ性のエッチング液に浸漬して櫛型アルミ電極11とアルミ電極12を除去する。
As a manufacturing method thereof, as shown in FIG. 2, a comb-shaped aluminum electrode formed in a pattern corresponding to the pitch and width of the domain-inverted structure on the main surface of the wafer-like
そして、櫛型アルミ電極11が設けられていた面に厚みが約200μmの支持基板5をエポキシ系の接着剤13を用いて貼り合わせてから、強誘電体基板4が約4.5μmとなるまで鏡面研磨し、その後ドライエッチングにより一対のトレンチ8を形成し、この間に幅約10μm、高さ約1.5μmのリッジ9(光導波路3)を構成する。
Then, after the
なお、支持基板5と強誘電体基板4を直接接合する場合においては、接着剤13で接合するものとは異なり接合する基板材料の屈折率に差がなくなり、光導波路3からの信号漏れが生じるため、特に図示していないがリッジ9と強誘電体基板4の間に屈折率が異なる樹脂などの材料を充填するギャップを設けることが必要となる。
In the case where the
次いで、光導波路3が形成された強誘電体基板4の表面にスパッタリングにより酸化ケイ素膜を保護膜6として形成し、その表面にエポキシ系の接着剤14で厚みが約150μmのシリコン基板7を貼り合わせるのである。なお、ここまでの一連の工程はウエハ基板(特に図示せず)を用いた多数個一括成形で実施しており、シリコン基板7を貼り合わせた後にダイシングにより個片分割し、個片化された各素子の入出射面を鏡面研磨することでSHG素子1を作成するのである。
Next, a silicon oxide film is formed as a
そして、SHG素子1の構成を光導波路3上に設けられた保護膜6上にさらにシリコン基板7を設けたことにより、SHG素子1の生産性を従来の製造方法より高めることが出来たのである。すなわち、光導波路3上に設けられた保護膜6上にさらにシリコン基板7を設けることで、光導波路3を形成するリッジ9やトレンチ8の端面のエッジ部分が従来の構造に比して素子全体の中央部分に配置されることとなり、個片分割の際のダイシング時に加わる加工応力の影響が小さくなり製造過程における割れ、欠けによる歩留まり劣化を抑制できるのである。
Further, by providing the
また、鏡面研磨時においてもダイシング時と同様に割れ、欠け抑制が低減出来るとともに、SHG素子1の入出射面の全面を同一研磨面として研磨するので、シリコン基板7まで形成されたウエハ状の基板をダイシングし研磨面の中央部分より外周部分の研磨量が大きくなってしまう現象、いわゆるダレ現象による光導波路3の端面精度への影響も併せて減少できるのである。
In addition, cracking and chipping suppression can be reduced during mirror polishing as well as during dicing, and the entire incident / exit surface of the
なお、保護膜6上にシリコン基板7を貼り合わせるにあたっては、単に基板同士を貼り合わせればシリコン基板7の厚み分だけSHG素子1の厚みが増して大型化してしまうのであるが、シリコン基板7を貼り合わせた後に支持基板5を研磨し厚みを調節することで製品の大型化を防止出来るのである。これは、支持基板5は光導波路3を形成する薄い強誘電体基板4の基板強度を補強するためのものであり、保護膜6上にシリコン基板7を設けた場合、このシリコン基板7も基板強度を補強することになるため、シリコン基板7により得られる補強強度分だけ支持基板5の厚みを小さく出来るので、シリコン基板7の貼り合わせに伴う製品の大型化を抑制することが出来るのである。
When the
また、このようなSHG素子1は、光源となるレーザ発振素子が設けられた金属ベース2上に接着剤を用いて実装されるのであるが、レーザ発振素子の光軸とSHG素子1における光導波路3の光軸を一致させなければならず、この実装過程においては実装面の面内方向のみならず、この実装面に対する高さ方向をも高精度に合わせる必要がある。
In addition, such an
そして、従来のSHG素子1の構成で有れば実装面となる保護膜6が酸化ケイ素からなる薄く硬い膜であり、このような保護膜6を挟み金属ベース2と光導波路3を形成するトレンチ8やリッジ9の端面エッジ部分が近接する構造となるため、このような構成でSHG素子1を金属ベース2に実装する場合保護膜6の強度を考慮しあまり大きな力で金属ベース2に圧接出来ず、接着剤による層厚が大きくなってしまい、接着剤の硬化収縮の影響を大きく受けてしまい、レーザ光源に対するSHG素子1の位置決め精度を高めることが困難であった。
In the case of the configuration of the
しかしながら、図1に示すSHG素子1の構造で有れば保護膜6と金属ベース2との間にシリコン基板7がさらに介在するため、実装時においてシリコン基板7が光導波路3の保護層として作用するので、SHG素子1を金属ベース2に十分に圧接でき、この結果としてSHG素子1と金属ベース2との間に介在する接着剤の層が薄くなり接着剤の硬化収縮の影響を抑制することが出来るのである。
However, if the structure of the
また、近年においてSHG素子1に入射されるレーザ光源のパワーが大きくなっており、SHG素子1における熱対策も重要な検討課題となっており、上述したようにSHG素子1の保護膜6の上にシリコン基板7を設けることでSHG素子1と金属ベース2との間に介在する接着剤15の厚みを薄くでき、つまり、熱伝達経路における熱伝導性の悪い樹脂材料で形成される接着剤15の厚みが小さくできるとともに、シリコン基板7自体の熱伝導率が接着剤15や保護膜6より格段に高いことから、SHG素子1の放熱性が高められるのである。
Further, in recent years, the power of the laser light source incident on the
本発明に係るSHG素子およびこの製造方法ではSHG素子の生産性を高めることができ、主として光ピックアップ装置等に用いられる短波長レーザ発振モジュール用途において有用となる。 The SHG element and the manufacturing method according to the present invention can increase the productivity of the SHG element, and are useful mainly for short wavelength laser oscillation module applications used in optical pickup devices and the like.
1 SHG素子
3 光導波路
4 強誘電体基板(強誘電体ウエハ)
5 支持基板
6 保護膜
7 シリコン基板
8 トレンチ
10 分極反転領域
1
5
Claims (2)
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JP2008030252A JP2009192588A (en) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Shg element and method of manufacturing the same |
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2008
- 2008-02-12 JP JP2008030252A patent/JP2009192588A/en active Pending
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