JP2013079990A - Optical waveguide element and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光導波路素子及びその製造方法に関し、特に、電気光学効果を有する基板に光導波路とバッファ層及び変調電極とを形成した光導波路素子におけるDCドリフトを安定化した光導波路素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical waveguide device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an optical waveguide device having a stabilized DC drift in an optical waveguide device in which an optical waveguide, a buffer layer, and a modulation electrode are formed on a substrate having an electro-optic effect, and a method for manufacturing the same. About.
光通信分野や光計測分野において、ニオブ酸リチウム(LN)などの電気光学効果を有する基板上に光導波路と変調電極を形成した、光強度変調器などの光導波路素子は広く使われている。図1は、光導波路素子の一部を示す断面図であり、電気光学効果を有する基板1に、Ti等の熱拡散部を形成することで光導波路2を形成している。光導波路に電界を印加する変調電極として、信号電極3及び接地電極4が光導波路2の近傍に配置されている。
In the optical communication field and the optical measurement field, an optical waveguide device such as a light intensity modulator in which an optical waveguide and a modulation electrode are formed on a substrate having an electro-optic effect such as lithium niobate (LN) is widely used. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of an optical waveguide element. An
LNなどの電気光学効果を有する基板で作製された光導波路素子は、バイアス制御用のDC電圧を印加すると、バイアス点がシフトする、所謂、DCドリフト現象が発生する。光通信システムの中で光導波路素子を使用するには、長期的な安定駆動を実現する必要があり、このDCドリフト現象の低減などDCドリフトの安定化が課題となっている。 In an optical waveguide element manufactured using a substrate having an electro-optic effect such as LN, when a DC voltage for bias control is applied, a so-called DC drift phenomenon occurs in which the bias point shifts. In order to use an optical waveguide element in an optical communication system, it is necessary to realize long-term stable driving, and stabilization of DC drift, such as reduction of the DC drift phenomenon, has been an issue.
このような問題に対して、特許文献1では、DCドリフト現象の発生要因として、基板からのLiがバッファ層において可動イオンとなることが考えられ、このLiの拡散を抑制する膜を基板とバッファ層との間に挿入し、特性を安定化させることが提案されている。
With respect to such a problem, in
また、特許文献2においては、光導波路素子の外部から進入する汚染源が原因と考え、汚染源がバッファ層に進入を防ぐため、バッファ層に保護膜を形成する方法が提案されている。
さらに、特許文献3においては、酸素の乾燥ガス雰囲気中でアニール処理を行うことで、基板やバッファ層内のOH量などをコントロールし、DCドリフト特性の安定化を行っている。
Further, in
しかしながら、特許文献1や特許文献2に係る技術では、主に基板や外部からの可動イオンとなり得る、不純物の進入を防ぐために、拡散抑制層や保護膜層を用いている。これらの膜は、その効果発揮させるため、拡散係数が小さく、またイオン分極が発生し難い材料を用いることが必要となる。このため、これら材料として、主に金属や半導体が利用される。このような材料を、光導波路が形成される基板とその上部にあるバッファ層との間に敷設すると、その材料の屈折率や光吸収作用により、光導波路素子における光損失や消光比などの特性を劣化させる原因となる。
However, in the techniques according to
また、バッファ層の上部に敷設する場合も同様に、信号電極などの信号の伝搬損失や電界の印加効率の低下を引き起こす可能性があり、光導波路素子の特性が劣化する原因となる。また、特性の劣化を抑制するため、部分的に敷設することなどの対策も考えられるが、この場合にはリソグラフィの技術などを用いたパターン形成などを行う必要があり、生産性が悪いなどの問題を生じる。 Similarly, when it is laid on the buffer layer, there is a possibility that signal propagation loss such as signal electrodes and electric field application efficiency may be lowered, and the characteristics of the optical waveguide element are deteriorated. In addition, in order to suppress the deterioration of characteristics, measures such as partial laying may be considered, but in this case, it is necessary to perform pattern formation using a lithography technique or the like, resulting in poor productivity. Cause problems.
また、バッファ層の抵抗値を下げたり、膜質をコントールするために、バッファ層に不純物を注入する方法があるが、このような技術では、基板や電極とのバランスが問題となり、実質デバイスとしての特性安定化を行う際には、そのコントロールを厳密に行う必要があり特性の安定化が実質的に難しい。 In addition, there is a method of injecting impurities into the buffer layer in order to lower the resistance value of the buffer layer or to control the film quality. However, with such a technique, the balance with the substrate and the electrode becomes a problem, and as a substantial device When stabilizing the characteristics, it is necessary to strictly control the characteristics, and it is substantially difficult to stabilize the characteristics.
本発明は、上述した問題を解消し、DCドリフトを安定化し、製造工程も複雑化せず、製品の特性も精度良くコントロール可能な光導波路素子及びその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an optical waveguide element that solves the above-described problems, stabilizes DC drift, does not complicate the manufacturing process, and can control the product characteristics with high accuracy, and a manufacturing method thereof.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子において、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光導波路素子において、該バッファ層におけるLiを1×1021(atoms/cm3)以上含有する領域の厚みが、膜厚方向に1/4以上を占めることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical waveguide device according to the first aspect, the thickness of the region containing 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more of Li in the buffer layer is ¼ in the film thickness direction. It is characterized by occupying the above.
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の光導波路素子において、該バッファ層には、In又はTiの少なくともいずれかがドープされていることを特徴とする。
The invention according to
請求項4に係る発明は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子の製造方法において、少なくとも該バッファ層を形成した後、主に酸素雰囲気中で、400〜1000℃で熱処理することによって、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を形成することを特徴とする。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の光導波路素子の製造方法において、該熱処理に際して、Liを含む材料を一緒の雰囲気中で熱処理することを特徴とする。
The invention according to
請求項6に係る発明は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子の製造方法において、該バッファ層を真空成膜法で形成する際に、成膜材料にLiを含む材料を混ぜ、該バッファ層のLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となるよう形成することを特徴とする。 The invention according to claim 6 is a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, a buffer layer mainly made of SiO 2 formed on the optical waveguide, and on the buffer layer In the method of manufacturing an optical waveguide device having a modulation electrode that modulates a light wave propagating through the optical waveguide, a material containing Li is used as a film formation material when the buffer layer is formed by a vacuum film formation method. It is characterized by being formed by mixing so that the Li content of the buffer layer is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more.
請求項1に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子において、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となり、Li−Oの結合が強くなるため、電界によるLiの移動が抑制されDCドリフトを減少させるなど、DCドリフトを安定化することが可能となる。しかも、熱処理によりLiを含有させるため、温度調整することでLiの含有量を容易にコントロールでき、製造工程も複雑化せず、製品の特性も精度良くコントロールすることが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, a buffer layer mainly made of SiO 2 formed on the optical waveguide, and the buffer layer In the optical waveguide device having a modulation electrode that modulates a light wave propagating through the optical waveguide, the Li content is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more on the substrate side of the buffer layer. Since the Li—O bond becomes strong, the movement of Li due to the electric field is suppressed, and the DC drift can be stabilized, for example, by reducing the DC drift. In addition, since Li is contained by heat treatment, the Li content can be easily controlled by adjusting the temperature, the manufacturing process is not complicated, and the product characteristics can be controlled with high accuracy.
請求項2に係る発明により、バッファ層におけるLiを1×1021(atoms/cm3)以上含有する領域の厚みが、膜厚方向に1/4以上を占めることで、DCドリフトの安定化をより確実に実現することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, the thickness of the region containing 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more of Li in the buffer layer occupies 1/4 or more in the film thickness direction, thereby stabilizing the DC drift. This can be realized more reliably.
請求項3に係る発明により、バッファ層には、In又はTiの少なくともいずれかがドープされているため、バッファ層の抵抗値を下げることができ、より一層DCドリフトの特性を安定化することが可能となる。
According to the invention of
請求項4に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子の製造方法において、少なくとも該バッファ層を形成した後、主に酸素雰囲気中で、400〜1000℃で熱処理することによって、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を形成するため、熱処理の温度を制御するだけで、製造工程が複雑化せずに、バッファ層におけるLiの含有量を精度良くコントロールでき、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を提供することが可能となる。
According to the invention of
請求項5に係る発明により、熱処理に際して、Liを含む材料を一緒の雰囲気中で熱処理するため、バッファ層の表面からもLiの侵入を促進でき、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を効率的に製造することが可能となる。
According to the invention of
請求項6に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子の製造方法において、該バッファ層を真空成膜法で形成する際に、成膜材料ににLiを含む材料を混ぜ、該バッファ層のLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となるよう形成するため、バッファ層を形成する際に予めLiを含有させることができ、製造工程を複雑化させず、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を効率良く製造することができる。 According to the invention of claim 6, a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, a buffer layer mainly made of SiO 2 formed on the optical waveguide, and the buffer layer In the method of manufacturing an optical waveguide device having a modulation electrode that modulates a light wave propagating through the optical waveguide, and the buffer layer is formed by a vacuum film formation method, a material containing Li as a film formation material Is formed so that the Li content of the buffer layer is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more, so that Li can be contained in advance when forming the buffer layer, which complicates the manufacturing process. Thus, an optical waveguide device with stabilized DC drift characteristics can be efficiently manufactured.
本発明の光導波路素子について、以下に詳細に説明する。
図2に示すように、本発明の光導波路素子は、電気光学効果を有する基板1と、該基板に形成された光導波路2と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層5と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極(3,4)とを有する光導波路素子において、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域6が形成されていることを特徴とする。
The optical waveguide device of the present invention will be described in detail below.
As shown in FIG. 2, the optical waveguide device of the present invention includes a
バッファ層内にLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を形成させ、Li−Oの結合を強くすることで、変調信号やDCバイアスアなどの電界によるLiの移動が抑制されDCドリフトを減少させ、DCドリフトの特性を安定化することが可能となる。しかも、熱処理の温度をコントロールすることで、Liを含有量を容易にコントロールできるため、製造工程も複雑化せず、製品の特性も精度良くコントロールすることが可能となる。 A region in which the Li content is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more is formed in the buffer layer, and Li—O bonding is strengthened, so that Li is moved by an electric field such as a modulation signal or a DC bias bias. Is suppressed, the DC drift is reduced, and the characteristics of the DC drift can be stabilized. In addition, since the Li content can be easily controlled by controlling the temperature of the heat treatment, the manufacturing process is not complicated, and the product characteristics can be controlled with high accuracy.
本発明に利用される基板としては、電気光学効果を有する材料を用いた基板が利用でき、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)、及び石英系の材料、並びにこれらの材料を組み合わせた基板が利用可能である。特に、熱処理によってバッファ層内にLiを含有させる場合には、ニオブ酸リチウム(LN)結晶などLiを豊富に含む基板が好適に利用される。 As the substrate used in the present invention, a substrate using a material having an electro-optic effect can be used. For example, lithium niobate, lithium tantalate, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), and quartz-based materials, A substrate combining these materials can also be used. In particular, when Li is contained in the buffer layer by heat treatment, a substrate rich in Li such as lithium niobate (LN) crystal is preferably used.
基板に光導波路を形成する方法としては、Tiなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表面に拡散させることにより形成することができる。また、光導波路以外の基板をエッチングしたり、光導波路の両側に溝を形成するなど、基板に光導波路に対応する部分を凸状としたリッジ形状の導波路を利用することも可能である。リッジ形状の場合には、導波路近傍の電界効率が高いため、Liの移動が起こりやすいため、本発明をより好適に適用することが可能である。 As a method of forming the optical waveguide on the substrate, it can be formed by diffusing Ti or the like on the substrate surface by a thermal diffusion method or a proton exchange method. It is also possible to use a ridge-shaped waveguide having a convex portion corresponding to the optical waveguide, such as etching a substrate other than the optical waveguide or forming grooves on both sides of the optical waveguide. In the case of the ridge shape, since the electric field efficiency in the vicinity of the waveguide is high and Li is likely to move, the present invention can be applied more suitably.
光導波路素子では、基板1上に信号電極3や接地電極4などの変調電極が形成される。このような電極は、Ti・Auの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより形成することが可能である。
In the optical waveguide device, modulation electrodes such as a
光導波路2と変調電極(3,4)との間には、バッファ層5が設けられている。バッファ層は、光導波路形成後に、主に平行平板型のマグネトロンスパッタでSiO2のターゲットを用いてスパッタリングにより0.5μmから1.0μm程度のSiO2膜を形成する。特に、SiO2ターゲットは、DCドリフトの特性安定化のために、膜の抵抗値を下げる目的でInやTiなどの金属を微量Dopeしたものを使用することが可能である。
A
本発明の光導波路素子では、バッファ層内にLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を形成することで、電界によるLiの移動を抑制している。しかも、バッファ層におけるLiを1×1021(atoms/cm3)以上含有する領域の厚みが、膜厚方向に1/4以上を占めることで、DCドリフトの安定化をより確実に実現することが可能となる。 In the optical waveguide device of the present invention, the movement of Li due to the electric field is suppressed by forming a region in which the Li content is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more in the buffer layer. In addition, the thickness of the region containing 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more of Li in the buffer layer occupies 1/4 or more in the film thickness direction, so that the stabilization of the DC drift can be realized more reliably. Is possible.
バッファ層内にLiを含有させる方法として、電気光学効果を有する基板であるニオブ酸リチウム基板などからは、Liが豊富に供給でき、SiO2を主に含むバッファ層を形成した後、基板全体を熱処理することで、容易にバッファ層内にLiを含有させることができる。光デバイスに使用されるバッファ層の材質であるSiO2などは拡散係数が大きく、Liは容易に拡散することが可能である。 As a method of incorporating Li in the buffer layer, from a lithium niobate substrate which is a substrate having an electro-optic effect, Li can be supplied in abundance, and after forming a buffer layer mainly containing SiO 2 , the entire substrate is formed. Li can be easily contained in the buffer layer by heat treatment. SiO 2 which is a material of the buffer layer used in the optical device has a large diffusion coefficient, and Li can easily diffuse.
また、Liの含有量の制御においては、熱処理温度で容易にコントールでき、400〜1000℃の範囲の温度であれば、Liを十分拡散させることが可能である。特に、600℃以上で熱拡散させると、1×1021(atoms/cm3)以上含有する領域を容易に形成することが可能である。熱処理温度は、数度単位では無く、もっと粗い温度制御でもLi拡散をコントロールすることが可能である。 Further, in controlling the Li content, it can be easily controlled at the heat treatment temperature, and Li can be sufficiently diffused at a temperature in the range of 400 to 1000 ° C. In particular, when thermal diffusion is performed at 600 ° C. or higher, a region containing 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or higher can be easily formed. The heat treatment temperature is not in the unit of several degrees, and it is possible to control the Li diffusion even with a rougher temperature control.
Liは、SiO2内で可動するイオンでもあり、Liの量によりバッファ層の抵抗率や静電容量値もコントロールされる。Liは、熱処理なしや200℃程度の低温でもバッファ層内に進入するが、バッファ層の密度やLiと酸素の結合状態によりLiがバッファ層内で移動度が異なる。本発明では、400〜1000℃、好ましくは600℃以上の酸素雰囲気中で熱処理することで、Li−Oの結合が強まり、また、バッファ層自体が緻密になる。その結果、Liの移動度を小さくし、DCドリフトの悪化要素となる電界によるLiの移動を抑制することが可能となる。 Li is also an ion that moves in SiO 2 , and the resistivity and capacitance value of the buffer layer are also controlled by the amount of Li. Li enters the buffer layer even without heat treatment or at a low temperature of about 200 ° C., but Li has different mobility in the buffer layer depending on the density of the buffer layer and the bonding state between Li and oxygen. In the present invention, by performing heat treatment in an oxygen atmosphere at 400 to 1000 ° C., preferably 600 ° C. or higher, the Li—O bond is strengthened and the buffer layer itself is dense. As a result, the mobility of Li can be reduced, and the movement of Li due to the electric field that becomes an element that deteriorates the DC drift can be suppressed.
図3〜図6は、LN基板上にSiO2のバッファ層を0.6〜0.8μm程度形成したものを、200℃,500℃,600℃及び700℃で熱処理を行い、バッファ層内におけるLiの含有量の分布を計測したグラフである。 3 to 6 show that an SiO 2 buffer layer of about 0.6 to 0.8 μm formed on an LN substrate is heat-treated at 200 ° C., 500 ° C., 600 ° C. and 700 ° C. It is the graph which measured distribution of content of Li.
図3は、200℃で熱処理した場合であるが、バッファ層におけるLiの含有量は、1×1019(atoms/cm3)以下となっている。図4は、500℃で熱処理した場合であるが、バッファ層におけるLiの含有量は、1×1021(atoms/cm3)以上の領域の厚みが0.4μm程度となっている。図5は、600℃で熱処理した場合であるが、バッファ層におけるLiの含有量は、1×1021(atoms/cm3)以上の領域の厚みが0.6μm程度となっている。さらに、図6は、700℃で熱処理した場合であるが、バッファ層におけるLiの含有量は、1×1021(atoms/cm3)以上の領域の厚みが0.8μm程度とほぼ全てのバッファ層内に広がっている。 FIG. 3 shows a case where heat treatment is performed at 200 ° C., but the Li content in the buffer layer is 1 × 10 19 (atoms / cm 3 ) or less. FIG. 4 shows a case where heat treatment is performed at 500 ° C., and the Li content in the buffer layer is such that the thickness of a region of 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more is about 0.4 μm. FIG. 5 shows a case where heat treatment is performed at 600 ° C. The Li content in the buffer layer is about 0.6 μm in the thickness of a region of 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more. Furthermore, FIG. 6 shows a case where heat treatment is performed at 700 ° C., and the content of Li in the buffer layer is about 0.8 μm in the thickness of a region of 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more. Spread in the layers.
図7では、熱処理を行わない光導波路素子と、300℃又は600℃で熱処理を行った光導波路素子について、150℃の温度環境におけるDCドリフトの様子を示したグラフである。熱処理を行わない光導波路素子や300℃で熱処理を行った光導波路素子と比較し、600℃で熱処理した光導波路素子は、同じ試験環境下でのDCドリフトが減少しており、特性が安定化していることが容易に理解される。同様に、実験を行った結果、400℃以上で熱処理を行なった場合には、DCドリフトの減少が見られ、特に600℃以上の場合では、ほぼ同じ結果が得られた。なお、1000℃を超える場合には、Liの拡散効果に違いは無く、むしろ、Ti熱拡散で光導波路を形成しており、Tiの拡散が進行するなどの弊害も発生する。 FIG. 7 is a graph showing the state of DC drift in a temperature environment of 150 ° C. for an optical waveguide element that is not heat-treated and an optical waveguide element that is heat-treated at 300 ° C. or 600 ° C. Compared with optical waveguide elements that have not been heat-treated and optical waveguide elements that have been heat-treated at 300 ° C., optical waveguide elements that have been heat-treated at 600 ° C. have reduced DC drift under the same test environment, and their characteristics have been stabilized. Is easily understood. Similarly, as a result of experiments, when heat treatment was performed at 400 ° C. or higher, a decrease in DC drift was observed, and in particular, at 600 ° C. or higher, almost the same result was obtained. When the temperature exceeds 1000 ° C., there is no difference in the effect of Li diffusion. Rather, the optical waveguide is formed by Ti thermal diffusion, which causes problems such as Ti diffusion progressing.
バッファ層にLiを含有させる方法としては、さらに、熱処理に際して、LiClやLi2OなどLiを豊富に含む材料を一緒の雰囲気中で熱処理することで、バッファ層の表面からもLiの侵入を促進でき、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を効率的に製造することが可能となる。 As a method of incorporating Li into the buffer layer, further, in the heat treatment, infiltration of Li from the surface of the buffer layer is promoted by heat-treating a material rich in Li such as LiCl or Li 2 O in the same atmosphere. In addition, an optical waveguide element with stabilized DC drift characteristics can be efficiently manufactured.
また、基板に光導波路を形成した後、その上にSiO2を主原料とするバッファ層をスパッタ法・蒸着法・CVD法等の真空成膜法で形成する。特に、好ましくはスパッタ法で形成する。このバッファ層を形成する際に、成膜材料、例えばスパッタ法のターゲットにLi2OなどのLiを含む材料を混ぜ、該バッファ層のLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となるよう形成することも可能である。バッファ層を形成する際に予めLiを含有させることができ、製造工程を複雑化させず、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を効率良く製造することができる。 Further, after the optical waveguide is formed on the substrate, a buffer layer containing SiO 2 as a main material is formed thereon by a vacuum film forming method such as sputtering, vapor deposition or CVD. In particular, it is preferably formed by a sputtering method. When forming this buffer layer, a film forming material, for example, a sputtering target is mixed with a material containing Li such as Li 2 O, and the content of Li in the buffer layer is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ). It is also possible to form it as described above. When the buffer layer is formed, Li can be contained in advance, and the optical waveguide element with stabilized DC drift characteristics can be efficiently manufactured without complicating the manufacturing process.
以上説明したように、本発明によれば、DCドリフトを安定化し、製造工程も複雑化せず、製品の特性も精度良くコントロール可能な光導波路素子及びその製造方法を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optical waveguide element that stabilizes DC drift, does not complicate the manufacturing process, and can accurately control product characteristics, and a manufacturing method thereof. .
1 電気光学効果を有する基板
2 光導波路
3 信号電極
4 接地電極
5 バッファ層
6 Li含有領域
DESCRIPTION OF
本発明は光導波路素子及びその製造方法に関し、特に、電気光学効果を有する基板に光導波路とバッファ層及び変調電極とを形成した光導波路素子におけるDCドリフトを安定化した光導波路素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical waveguide device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an optical waveguide device having a stabilized DC drift in an optical waveguide device in which an optical waveguide, a buffer layer, and a modulation electrode are formed on a substrate having an electro-optic effect, and a method for manufacturing the same. About.
光通信分野や光計測分野において、ニオブ酸リチウム(LN)などの電気光学効果を有する基板上に光導波路と変調電極を形成した、光強度変調器などの光導波路素子は広く使われている。図1は、光導波路素子の一部を示す断面図であり、電気光学効果を有する基板1に、Ti等の熱拡散部を形成することで光導波路2を形成している。光導波路に電界を印加する変調電極として、信号電極3及び接地電極4が光導波路2の近傍に配置されている。
In the optical communication field and the optical measurement field, an optical waveguide device such as a light intensity modulator in which an optical waveguide and a modulation electrode are formed on a substrate having an electro-optic effect such as lithium niobate (LN) is widely used. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of an optical waveguide element. An
LNなどの電気光学効果を有する基板で作製された光導波路素子は、バイアス制御用のDC電圧を印加すると、バイアス点がシフトする、所謂、DCドリフト現象が発生する。光通信システムの中で光導波路素子を使用するには、長期的な安定駆動を実現する必要があり、このDCドリフト現象の低減などDCドリフトの安定化が課題となっている。 In an optical waveguide element manufactured using a substrate having an electro-optic effect such as LN, when a DC voltage for bias control is applied, a so-called DC drift phenomenon occurs in which the bias point shifts. In order to use an optical waveguide element in an optical communication system, it is necessary to realize long-term stable driving, and stabilization of DC drift, such as reduction of the DC drift phenomenon, has been an issue.
このような問題に対して、特許文献1では、DCドリフト現象の発生要因として、基板からのLiがバッファ層において可動イオンとなることが考えられ、このLiの拡散を抑制する膜を基板とバッファ層との間に挿入し、特性を安定化させることが提案されている。
With respect to such a problem, in
また、特許文献2においては、光導波路素子の外部から進入する汚染源が原因と考え、汚染源がバッファ層に進入を防ぐため、バッファ層に保護膜を形成する方法が提案されている。
さらに、特許文献3においては、酸素の乾燥ガス雰囲気中でアニール処理を行うことで、基板やバッファ層内のOH量などをコントロールし、DCドリフト特性の安定化を行っている。
Further, in
しかしながら、特許文献1や特許文献2に係る技術では、主に基板や外部からの可動イオンとなり得る、不純物の進入を防ぐために、拡散抑制層や保護膜層を用いている。これらの膜は、その効果発揮させるため、拡散係数が小さく、またイオン分極が発生し難い材料を用いることが必要となる。このため、これら材料として、主に金属や半導体が利用される。このような材料を、光導波路が形成される基板とその上部にあるバッファ層との間に敷設すると、その材料の屈折率や光吸収作用により、光導波路素子における光損失や消光比などの特性を劣化させる原因となる。
However, in the techniques according to
また、バッファ層の上部に敷設する場合も同様に、信号電極などの信号の伝搬損失や電界の印加効率の低下を引き起こす可能性があり、光導波路素子の特性が劣化する原因となる。また、特性の劣化を抑制するため、部分的に敷設することなどの対策も考えられるが、この場合にはリソグラフィの技術などを用いたパターン形成などを行う必要があり、生産性が悪いなどの問題を生じる。 Similarly, when it is laid on the buffer layer, there is a possibility that signal propagation loss such as signal electrodes and electric field application efficiency may be lowered, and the characteristics of the optical waveguide element are deteriorated. In addition, in order to suppress the deterioration of characteristics, measures such as partial laying may be considered, but in this case, it is necessary to perform pattern formation using a lithography technique or the like, resulting in poor productivity. Cause problems.
また、バッファ層の抵抗値を下げたり、膜質をコントールするために、バッファ層に不純物を注入する方法があるが、このような技術では、基板や電極とのバランスが問題となり、実質デバイスとしての特性安定化を行う際には、そのコントロールを厳密に行う必要があり特性の安定化が実質的に難しい。 In addition, there is a method of injecting impurities into the buffer layer in order to lower the resistance value of the buffer layer or to control the film quality. However, with such a technique, the balance with the substrate and the electrode becomes a problem, and as a substantial device When stabilizing the characteristics, it is necessary to strictly control the characteristics, and it is substantially difficult to stabilize the characteristics.
本発明は、上述した問題を解消し、DCドリフトを安定化し、製造工程も複雑化せず、製品の特性も精度良くコントロール可能な光導波路素子及びその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide an optical waveguide element that solves the above-described problems, stabilizes DC drift, does not complicate the manufacturing process, and can control the product characteristics with high accuracy, and a manufacturing method thereof.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子において、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域が形成されており、該領域の厚みが、膜厚方向に1/4以上を占めることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の光導波路素子において、該バッファ層には、In又はTiの少なくともいずれかがドープされていることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子の製造方法において、少なくとも該バッファ層を形成した後、主に酸素雰囲気中で、400〜1000℃で熱処理することによって、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を、該領域の厚みが、膜厚方向に1/4以上を占めるように形成することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, a buffer layer mainly made of SiO 2 formed on the optical waveguide, and on the buffer layer In the method of manufacturing an optical waveguide element having a modulation electrode that modulates a light wave propagating through the optical waveguide, at least after the buffer layer is formed, heat treatment is performed at 400 to 1000 ° C. mainly in an oxygen atmosphere. Thus, on the substrate side of the buffer layer, an area where the Li content is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more occupies 1/4 or more in the film thickness direction. It is formed as follows.
請求項4に係る発明は、請求項4に記載の光導波路素子の製造方法において、該熱処理に際して、Liを含む材料を一緒の雰囲気中で熱処理することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical waveguide element according to the fourth aspect, in the heat treatment, a material containing Li is heat-treated in the same atmosphere.
請求項5に係る発明は、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子の製造方法において、該バッファ層を真空成膜法で形成する際に、成膜材料にLiを含む材料を混ぜ、該バッファ層のLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を、該領域の厚みが、膜厚方向に1/4以上を占めるように形成することを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子において、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域が形成されており、該領域の厚みが、膜厚方向に1/4以上を占め、Li−Oの結合が強くなるため、電界によるLiの移動が抑制されDCドリフトを減少させるなど、DCドリフトを安定化することが可能となる。しかも、熱処理によりLiを含有させるため、温度調整することでLiの含有量を容易にコントロールでき、製造工程も複雑化せず、製品の特性も精度良くコントロールすることが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, a substrate having an electro-optic effect, an optical waveguide formed on the substrate, a buffer layer mainly made of SiO 2 formed on the optical waveguide, and the buffer layer In the optical waveguide device having a modulation electrode that modulates a light wave propagating through the optical waveguide, the Li content is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more on the substrate side of the buffer layer. preparative are regions ing formation, the thickness of the region may occupy 1/4 or more in the thickness direction, because the binding of Li-O is increased, the movement of Li reduces the DC drift is suppressed by the electric field For example, DC drift can be stabilized. In addition, since Li is contained by heat treatment, the Li content can be easily controlled by adjusting the temperature, the manufacturing process is not complicated, and the product characteristics can be controlled with high accuracy.
請求項2に係る発明により、バッファ層には、In又はTiの少なくともいずれかがドープされているため、バッファ層の抵抗値を下げることができ、より一層DCドリフトの特性を安定化することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, since the buffer layer is doped with at least one of In and Ti, the resistance value of the buffer layer can be lowered and the DC drift characteristic can be further stabilized. It becomes possible.
請求項3に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子の製造方法において、少なくとも該バッファ層を形成した後、主に酸素雰囲気中で、400〜1000℃で熱処理することによって、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を形成するため、熱処理の温度を制御するだけで、製造工程が複雑化せずに、バッファ層におけるLiの含有量を精度良くコントロールでき、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を提供することが可能となる。
According to the invention of
さらに請求項3に係る発明により、バッファ層におけるLiを1×10Further, according to the invention of
請求項4に係る発明により、熱処理に際して、Liを含む材料を一緒の雰囲気中で熱処理するため、バッファ層の表面からもLiの侵入を促進でき、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を効率的に製造することが可能となる。
According to the invention of
請求項5に係る発明により、電気光学効果を有する基板と、該基板に形成された光導波路と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極とを有する光導波路素子の製造方法において、該バッファ層を真空成膜法で形成する際に、成膜材料ににLiを含む材料を混ぜ、該バッファ層のLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となるよう形成するため、バッファ層を形成する際に予めLiを含有させることができ、製造工程を複雑化させず、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を効率良く製造することができる。
According to the invention of
さらに請求項5に係る発明により、バッファ層におけるLiを1×10Furthermore, according to the invention of
本発明の光導波路素子について、以下に詳細に説明する。
図2に示すように、本発明の光導波路素子は、電気光学効果を有する基板1と、該基板に形成された光導波路2と、該光導波路の上に形成されたSiO2を主原料とするバッファ層5と、該バッファ層上に形成され、該光導波路を伝搬する光波を変調する変調電極(3,4)とを有する光導波路素子において、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域6が形成されていることを特徴とする。
The optical waveguide device of the present invention will be described in detail below.
As shown in FIG. 2, the optical waveguide device of the present invention includes a
バッファ層内にLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を形成させ、Li−Oの結合を強くすることで、変調信号やDCバイアスアなどの電界によるLiの移動が抑制されDCドリフトを減少させ、DCドリフトの特性を安定化することが可能となる。しかも、熱処理の温度をコントロールすることで、Liを含有量を容易にコントロールできるため、製造工程も複雑化せず、製品の特性も精度良くコントロールすることが可能となる。 A region in which the Li content is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more is formed in the buffer layer, and Li—O bonding is strengthened, so that Li is moved by an electric field such as a modulation signal or a DC bias bias. Is suppressed, the DC drift is reduced, and the characteristics of the DC drift can be stabilized. In addition, since the Li content can be easily controlled by controlling the temperature of the heat treatment, the manufacturing process is not complicated, and the product characteristics can be controlled with high accuracy.
本発明に利用される基板としては、電気光学効果を有する材料を用いた基板が利用でき、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、PLZT(ジルコン酸チタン酸鉛ランタン)、及び石英系の材料、並びにこれらの材料を組み合わせた基板が利用可能である。特に、熱処理によってバッファ層内にLiを含有させる場合には、ニオブ酸リチウム(LN)結晶などLiを豊富に含む基板が好適に利用される。 As the substrate used in the present invention, a substrate using a material having an electro-optic effect can be used. For example, lithium niobate, lithium tantalate, PLZT (lead lanthanum zirconate titanate), and quartz-based materials, A substrate combining these materials can also be used. In particular, when Li is contained in the buffer layer by heat treatment, a substrate rich in Li such as lithium niobate (LN) crystal is preferably used.
基板に光導波路を形成する方法としては、Tiなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表面に拡散させることにより形成することができる。また、光導波路以外の基板をエッチングしたり、光導波路の両側に溝を形成するなど、基板に光導波路に対応する部分を凸状としたリッジ形状の導波路を利用することも可能である。リッジ形状の場合には、導波路近傍の電界効率が高いため、Liの移動が起こりやすいため、本発明をより好適に適用することが可能である。 As a method of forming the optical waveguide on the substrate, it can be formed by diffusing Ti or the like on the substrate surface by a thermal diffusion method or a proton exchange method. It is also possible to use a ridge-shaped waveguide having a convex portion corresponding to the optical waveguide, such as etching a substrate other than the optical waveguide or forming grooves on both sides of the optical waveguide. In the case of the ridge shape, since the electric field efficiency in the vicinity of the waveguide is high and Li is likely to move, the present invention can be applied more suitably.
光導波路素子では、基板1上に信号電極3や接地電極4などの変調電極が形成される。このような電極は、Ti・Auの電極パターンの形成及び金メッキ方法などにより形成することが可能である。
In the optical waveguide device, modulation electrodes such as a
光導波路2と変調電極(3,4)との間には、バッファ層5が設けられている。バッファ層は、光導波路形成後に、主に平行平板型のマグネトロンスパッタでSiO2のターゲットを用いてスパッタリングにより0.5μmから1.0μm程度のSiO2膜を形成する。特に、SiO2ターゲットは、DCドリフトの特性安定化のために、膜の抵抗値を下げる目的でInやTiなどの金属を微量Dopeしたものを使用することが可能である。
A
本発明の光導波路素子では、バッファ層内にLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を形成することで、電界によるLiの移動を抑制している。しかも、バッファ層におけるLiを1×1021(atoms/cm3)以上含有する領域の厚みが、膜厚方向に1/4以上を占めることで、DCドリフトの安定化をより確実に実現することが可能となる。 In the optical waveguide device of the present invention, the movement of Li due to the electric field is suppressed by forming a region in which the Li content is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more in the buffer layer. In addition, the thickness of the region containing 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more of Li in the buffer layer occupies 1/4 or more in the film thickness direction, so that the stabilization of the DC drift can be realized more reliably. Is possible.
バッファ層内にLiを含有させる方法として、電気光学効果を有する基板であるニオブ酸リチウム基板などからは、Liが豊富に供給でき、SiO2を主に含むバッファ層を形成した後、基板全体を熱処理することで、容易にバッファ層内にLiを含有させることができる。光デバイスに使用されるバッファ層の材質であるSiO2などは拡散係数が大きく、Liは容易に拡散することが可能である。 As a method of incorporating Li in the buffer layer, from a lithium niobate substrate which is a substrate having an electro-optic effect, Li can be supplied in abundance, and after forming a buffer layer mainly containing SiO 2 , the entire substrate is formed. Li can be easily contained in the buffer layer by heat treatment. SiO 2 which is a material of the buffer layer used in the optical device has a large diffusion coefficient, and Li can easily diffuse.
また、Liの含有量の制御においては、熱処理温度で容易にコントールでき、400〜1000℃の範囲の温度であれば、Liを十分拡散させることが可能である。特に、600℃以上で熱拡散させると、1×1021(atoms/cm3)以上含有する領域を容易に形成することが可能である。熱処理温度は、数度単位では無く、もっと粗い温度制御でもLi拡散をコントロールすることが可能である。 Further, in controlling the Li content, it can be easily controlled at the heat treatment temperature, and Li can be sufficiently diffused at a temperature in the range of 400 to 1000 ° C. In particular, when thermal diffusion is performed at 600 ° C. or higher, a region containing 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or higher can be easily formed. The heat treatment temperature is not in the unit of several degrees, and it is possible to control the Li diffusion even with a rougher temperature control.
Liは、SiO2内で可動するイオンでもあり、Liの量によりバッファ層の抵抗率や静電容量値もコントロールされる。Liは、熱処理なしや200℃程度の低温でもバッファ層内に進入するが、バッファ層の密度やLiと酸素の結合状態によりLiがバッファ層内で移動度が異なる。本発明では、400〜1000℃、好ましくは600℃以上の酸素雰囲気中で熱処理することで、Li−Oの結合が強まり、また、バッファ層自体が緻密になる。その結果、Liの移動度を小さくし、DCドリフトの悪化要素となる電界によるLiの移動を抑制することが可能となる。 Li is also an ion that moves in SiO 2 , and the resistivity and capacitance value of the buffer layer are also controlled by the amount of Li. Li enters the buffer layer even without heat treatment or at a low temperature of about 200 ° C., but Li has different mobility in the buffer layer depending on the density of the buffer layer and the bonding state between Li and oxygen. In the present invention, by performing heat treatment in an oxygen atmosphere at 400 to 1000 ° C., preferably 600 ° C. or higher, the Li—O bond is strengthened and the buffer layer itself is dense. As a result, the mobility of Li can be reduced, and the movement of Li due to the electric field that becomes an element that deteriorates the DC drift can be suppressed.
図3〜図6は、LN基板上にSiO2のバッファ層を0.6〜0.8μm程度形成したものを、200℃,500℃,600℃及び700℃で熱処理を行い、バッファ層内におけるLiの含有量の分布を計測したグラフである。 3 to 6 show that an SiO 2 buffer layer of about 0.6 to 0.8 μm formed on an LN substrate is heat-treated at 200 ° C., 500 ° C., 600 ° C. and 700 ° C. It is the graph which measured distribution of content of Li.
図3は、200℃で熱処理した場合であるが、バッファ層におけるLiの含有量は、1×1019(atoms/cm3)以下となっている。図4は、500℃で熱処理した場合であるが、バッファ層におけるLiの含有量は、1×1021(atoms/cm3)以上の領域の厚みが0.4μm程度となっている。図5は、600℃で熱処理した場合であるが、バッファ層におけるLiの含有量は、1×1021(atoms/cm3)以上の領域の厚みが0.6μm程度となっている。さらに、図6は、700℃で熱処理した場合であるが、バッファ層におけるLiの含有量は、1×1021(atoms/cm3)以上の領域の厚みが0.8μm程度とほぼ全てのバッファ層内に広がっている。 FIG. 3 shows a case where heat treatment is performed at 200 ° C., but the Li content in the buffer layer is 1 × 10 19 (atoms / cm 3 ) or less. FIG. 4 shows a case where heat treatment is performed at 500 ° C., and the Li content in the buffer layer is such that the thickness of a region of 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more is about 0.4 μm. FIG. 5 shows a case where heat treatment is performed at 600 ° C. The Li content in the buffer layer is about 0.6 μm in the thickness of a region of 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more. Furthermore, FIG. 6 shows a case where heat treatment is performed at 700 ° C., and the content of Li in the buffer layer is about 0.8 μm in the thickness of a region of 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more. Spread in the layers.
図7では、熱処理を行わない光導波路素子と、300℃又は600℃で熱処理を行った光導波路素子について、150℃の温度環境におけるDCドリフトの様子を示したグラフである。熱処理を行わない光導波路素子や300℃で熱処理を行った光導波路素子と比較し、600℃で熱処理した光導波路素子は、同じ試験環境下でのDCドリフトが減少しており、特性が安定化していることが容易に理解される。同様に、実験を行った結果、400℃以上で熱処理を行なった場合には、DCドリフトの減少が見られ、特に600℃以上の場合では、ほぼ同じ結果が得られた。なお、1000℃を超える場合には、Liの拡散効果に違いは無く、むしろ、Ti熱拡散で光導波路を形成しており、Tiの拡散が進行するなどの弊害も発生する。 FIG. 7 is a graph showing the state of DC drift in a temperature environment of 150 ° C. for an optical waveguide element that is not heat-treated and an optical waveguide element that is heat-treated at 300 ° C. or 600 ° C. Compared with optical waveguide elements that have not been heat-treated and optical waveguide elements that have been heat-treated at 300 ° C., optical waveguide elements that have been heat-treated at 600 ° C. have reduced DC drift under the same test environment, and their characteristics have been stabilized. Is easily understood. Similarly, as a result of experiments, when heat treatment was performed at 400 ° C. or higher, a decrease in DC drift was observed, and in particular, at 600 ° C. or higher, almost the same result was obtained. When the temperature exceeds 1000 ° C., there is no difference in the effect of Li diffusion. Rather, the optical waveguide is formed by Ti thermal diffusion, which causes problems such as Ti diffusion progressing.
バッファ層にLiを含有させる方法としては、さらに、熱処理に際して、LiClやLi2OなどLiを豊富に含む材料を一緒の雰囲気中で熱処理することで、バッファ層の表面からもLiの侵入を促進でき、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を効率的に製造することが可能となる。 As a method of incorporating Li into the buffer layer, further, in the heat treatment, infiltration of Li from the surface of the buffer layer is promoted by heat-treating a material rich in Li such as LiCl or Li 2 O in the same atmosphere. In addition, an optical waveguide element with stabilized DC drift characteristics can be efficiently manufactured.
また、基板に光導波路を形成した後、その上にSiO2を主原料とするバッファ層をスパッタ法・蒸着法・CVD法等の真空成膜法で形成する。特に、好ましくはスパッタ法で形成する。このバッファ層を形成する際に、成膜材料、例えばスパッタ法のターゲットにLi2OなどのLiを含む材料を混ぜ、該バッファ層のLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となるよう形成することも可能である。バッファ層を形成する際に予めLiを含有させることができ、製造工程を複雑化させず、DCドリフトの特性を安定化した光導波路素子を効率良く製造することができる。 Further, after the optical waveguide is formed on the substrate, a buffer layer containing SiO 2 as a main material is formed thereon by a vacuum film forming method such as sputtering, vapor deposition or CVD. In particular, it is preferably formed by a sputtering method. When forming this buffer layer, a film forming material, for example, a sputtering target is mixed with a material containing Li such as Li 2 O, and the content of Li in the buffer layer is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ). It is also possible to form it as described above. When the buffer layer is formed, Li can be contained in advance, and the optical waveguide element with stabilized DC drift characteristics can be efficiently manufactured without complicating the manufacturing process.
以上説明したように、本発明によれば、DCドリフトを安定化し、製造工程も複雑化せず、製品の特性も精度良くコントロール可能な光導波路素子及びその製造方法を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optical waveguide element that stabilizes DC drift, does not complicate the manufacturing process, and can accurately control product characteristics, and a manufacturing method thereof. .
1 電気光学効果を有する基板
2 光導波路
3 信号電極
4 接地電極
5 バッファ層
6 Li含有領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となることを特徴とする光導波路素子。 A substrate having an electro-optic effect; an optical waveguide formed on the substrate; a buffer layer made mainly of SiO 2 formed on the optical waveguide; and an optical waveguide formed on the buffer layer, In an optical waveguide device having a modulation electrode for modulating a propagating light wave,
An optical waveguide device characterized in that the Li content is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more on the substrate side of the buffer layer.
少なくとも該バッファ層を形成した後、主に酸素雰囲気中で、400〜1000℃で熱処理することによって、該バッファ層の該基板側には、Liの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となる領域を形成することを特徴とする光導波路素子の製造方法。 A substrate having an electro-optic effect; an optical waveguide formed on the substrate; a buffer layer made mainly of SiO 2 formed on the optical waveguide; and an optical waveguide formed on the buffer layer, In a method of manufacturing an optical waveguide device having a modulation electrode that modulates a propagating light wave,
At least after the buffer layer is formed, heat treatment is mainly performed in an oxygen atmosphere at 400 to 1000 ° C., so that the Li content is 1 × 10 21 (atoms / cm 3) on the substrate side of the buffer layer. ) A method for manufacturing an optical waveguide device, wherein the region to be described above is formed.
該バッファ層を真空成膜法で形成する際に、成膜材料にLiを含む材料を混ぜ、該バッファ層のLiの含有量が1×1021(atoms/cm3)以上となるよう形成することを特徴とする光導波路素子の製造方法。 A substrate having an electro-optic effect; an optical waveguide formed on the substrate; a buffer layer made mainly of SiO 2 formed on the optical waveguide; and an optical waveguide formed on the buffer layer, In a method of manufacturing an optical waveguide device having a modulation electrode that modulates a propagating light wave,
When the buffer layer is formed by a vacuum film formation method, a material containing Li is mixed with the film formation material so that the Li content of the buffer layer is 1 × 10 21 (atoms / cm 3 ) or more. An optical waveguide device manufacturing method characterized by the above.
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