JP2746090B2 - 光制御デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光集積回路に形成される
光制御デバイスおよびその製造方法に関し、特に電気光
学効果を有する基板中に形成された光導波路を用いて光
路制御を行う導波路型の光制御デバイスおよびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムの実用化進展に伴ない、
高度の光信号処理手段が数多く求められている。この光
信号処理手段の一つが、光集積回路に形成された光導波
路の物性制御により光変調，光スイッチ等を行う光制御
デバイスである。この種の光制御デバイスでは、光学的
および電気的性能，例えばスイッチング電圧（電力），
クロストーク，消光比，損失，切り替え速度等の光学
的，電気的特性とともに、実用的には、安定性，例えば
温湿度などの環境変動，および電圧の連続印加などに対
する動作安定性も要求される。この種の光制御デバイス
においては、上記特性項目のうち、電圧の連続印加に対
する動作安定性の確保，つまり動作点シフト（ＤＣドリ
フトともいう）の抑圧が特に重要である。

【０００３】上述のＤＣドリフトを改善する光制御デバ
イスが、公開特許公報（平４−１９１１５号）に開示さ
れている。図５は開示された光制御デバイスの構造を示
す断面図である。この光制御デバイスは、ニオブ酸リチ
ウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）あるいはタンタル酸リチウム（Ｌ
ｉＴａＯ₃ ）等の電気光学効果を有する基板１に２本の
光導波路２ａおよび２ｂを形成した方向性結合器であ
る。光導波路２ａおよび２ｂを含む基板１上にはバッフ
ァ層４を装荷し、このバッファ層４を介して光導波路２
ａおよび２ａの上に金属材料からなる電極６ａおよび６
ｂが形成される。バッファ層４には、光導波路２ａおよ
び２ｂを伝搬する光が電極６ａ，６ｂおよび後述する導
電体膜７に吸収されるのを防ぎ，またスイッチング電圧
を小さくするため、光の吸収率が少なく、また屈折率が
基板１の屈折率（ＬｉＮｂＯ₃ の場合，約２．２）より
小さい酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ，屈折率≒１．４５）等
が使用される。電極６ａ，６ｂの上と電極６ａ，６ｂの
形成されないバッファ層４の上とには、シリコン（Ｓ
ｉ）からなる導電性膜７が形成されている。この導電体
膜７は、強誘電体でもある基板１が温度変動が発生した
場合の焦電効果により生ずる電荷移動，つまりこれに伴
なうスイッチ動作の不安定化を防ぐ効果がある。また、
この光制御デバイスは、電極６ａおよび６ｂのそれぞれ
直下にあるバッファ層４を分離するようにバリア層８を
設けている。このバリア層８にはバッファ層４よりイオ
ン伝導率が低く、しかも光の吸収率の小さな弗化マグネ
シウム（ＭｇＦ₂ ），シリコン（Ｓｉ），燐（Ｐ）等を
ドープしたＳｉＯ₂ などが使用できる。

【０００４】この従来の光制御デバイスは、ＤＣドリフ
トを抑圧するためにバリア層８を設けたものである。以
下、バリア層８のない場合における上記ＤＣドリフトの
発生について説明する。いま、電極６ａをアース電位と
し，電極６ｂに直流電圧を連続印加すると、バッファ層
４中の可動イオンが電界により移動（分極）し、電極６
ａおよび６ｂの下には外部から印加した電圧の符号とは
逆のイオンが集まる。従って、電極６ａと６ｂとの間に
は、外部からの印加電圧で発生する基板１中の電界に対
して反電界が発生する。この反電界の大きさは、時間と
ともにイオンの総移動量が増加するために大きくなって
いく。この現象がＤＣドリフトである。外部からの上記
印加電圧を一定としている場合、反電界が発生すると光
導波路２ａと２ｂとの間に印加される電界が減少するこ
とになり、初期に設定したこの光制御デバイスの特性が
変化あるいは劣化することになる。つまり、バリア層８
のない光制御デバイスは、電極６ｂに直流電圧を連続印
加すると時間とともに反電界が大きくなって特性変化，
例えばスイッチ動作の動作電圧点シフト（ＤＣドリフ
ト）を生じるので、実用性に問題がある。

【０００５】図５の光制御デバイスは、上述の問題を解
消するためにバリア層８を設けている。つまり、この光
制御デバイスは、電極６ａおよび電極６ｂ各各の直下に
あるバッファ層４をバリア層８により物理的に分離して
バッファ層４内のイオン移動を阻止し、ＤＣドリフトの
発生を防いでいる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光制御
デバイスは、バリア層を設けることでバッファ層内のイ
オン移動を阻止してＤＣドリフトを防いでいる。しか
し、この種の光制御デバイスにおいては、上記バッファ
層内に可動イオンとなる不純物イオンが存在する限り、
どのような構造をとっても上述のイオン移動をなくする
ことは困難である。従って、この種の光制御デバイスの
ＤＣドリフトを実用的になるまで減少させるには、ま
ず、基板から上記バッファ層内への可動イオンになりや
すいナトリウム（Ｎａ），リチウム（Ｌｉ），カリウム
（Ｋ）等のアルカリ金属イオンを始めとする不純物イオ
ンの混入を少なくする必要がある。このバッファ層への
イオン混入は、主として、上記バッファ層を形成したあ
との熱処理時に、上記基板の表面から上記バッファ層へ
の上記アルカリ金属の酸化物，例えば酸化リチウム（Ｌ
ｉ₂ Ｏ）の拡散（外拡散）が生じ、これらバッファ層に
拡散されたアルカリ金属酸化物がアルカリ金属イオンと
なることによって生ずる。なお、熱処理時には、上記基
板からは、アルカリ金属イオンに限らず、別の不純物イ
オンの拡散も生じやすい。

【０００７】また、従来の光制御デバイスは、光導波路
および基板の表面から上記バッファ層へのＬｉ₂ Ｏ等の
拡散による上記基板の結晶性低下を避けることができ
ず、温度変化に起因する上記基板の結晶歪みにより光導
波路の屈折率等の変化を生じるので、デバイス動作電圧
等の温度特性に悪影響を生ずるという欠点があった。

【０００８】さらに、上記外拡散が発生すると、この光
制御デバイスの熱処理に用いる炉心管にＬｉ等のアルカ
リ金属が浸入し、この炉心管の耐久性が低下するという
問題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光制御デバイス
の一つは、電気光学効果を有する基板と、前記基板の表
面部分に構成した複数の光導波路と、前記光導波路の表
面に形成した半導電膜と、前記半導電膜表面上の前記光
導波路各各に対応する場所に積層した前記基板および前
記光導波路より誘電率が低く，しかも前記半導電膜より
イオン拡散係数の高い誘電体からなるバッファ層と、前
記バッファ層各各の表面にそれぞれ形成した電極とを有
する光制御デバイスにおいて、前記基板の表面の前記バ
ッファ層を積層していない部分の前記半導電膜を熱処理
により変成した絶縁体膜と、前記電極および前記バッフ
ァ層および前記絶縁体膜の各各の表面を覆う導体性膜と
をさらに有する。

【００１０】この光制御デバイスの製造方法は、前記光
導波路を形成した後の前記基板の表面に前記半導電膜を
形成する工程と、前記半導電膜の表面の前記光導波路各
各の表面に対応する場所に前記バッファ層を形成する工
程と、前記電極の形成されない部分にある前記バッファ
層および前記半導電膜を前記基板の現れるまでエッチン
グする工程とを有する。

【００１１】

【００１２】この光制御デバイスの製造方法は、前記光
導波路を形成した後の前記基板の表面に前記半導電膜を
形成する工程と、前記半導電膜の表面の前記光導波路各
各の表面に対応する場所に前記バッファ層を形成する工
程と、前記バッファ層の前記電極の形成されない部分を
前記半導電膜の現れるまでエッチングする工程と、熱処
理により前記半導電膜の前記バッファ層に覆われていな
い部分を前記絶縁体膜にする工程とを有する。

【００１３】また、本発明の光制御デバイスの別の一つ
は、電気光学効果を有する基板と、前記基板の表面部分
に構成した複数の光導波路と、前記基板の表面および前
記光導波路の表面に配置した半導電膜の熱処理により形
成した絶縁体膜と、前記光導波路各各の表面に対応する
前記絶縁体膜の表面に形成した前記基板および前記光導
波路より誘電率の低い誘電体からなるバッファ層と、前
記バッファ層各各の表面にそれぞれ形成した電極と、前
記電極および前記バッファ層および前記絶縁体膜の各各
の表面を覆う導体性膜とを有する。

【００１４】この光制御デバイスの製造方法は、前記光
導波路を形成した後の前記基板の表面に前記半導電膜を
形成する工程と、熱処理により前記半導電膜を前記絶縁
体膜にする工程と、前記絶縁体膜の表面の前記光導波路
各各の表面に対応する場所に前記バッファ層を形成する
工程と、前記バッファ層の前記電極の形成されない部分
を前記絶縁体膜の現れるまでエッチングする工程とを有
する。

【００１５】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１６】図１は、本発明の第１の実施例の構造図で
あり、（ａ）は導電性膜７を除いて示す平面図、（ｂ）
は導電性膜７も含んだ本実施例の断面図である。

【００１７】本実施例の光制御デバイスは、図５の光制
御デバイスとほぼ同じ構成の光方向性結合器であり、図
５の光制御デバイスと対比すると、光導波路２ａとバッ
ファ層４（４ａ）との間および光導波路２ｂとバッファ
層４（４ｂ）との間に半導電膜３ａおよび半導電膜３ｂ
をそれぞれ追加し、基板１と導電性膜７との間のバッフ
ァ層４を高抵抗の絶縁体からなる絶縁体膜５ａ，５ｂお
よび５ｃにそれぞれ替え、またバリア層８を省いてい
る。

【００１８】この光方向性結合器は、光導波路２ａの両
端をそれぞれ光端子１１および１３とし、光導波路２ｂ
の両端をそれぞれ光端子１２および１４とする。光端子
１１と１２とがＬｉＮｂＯ₃ で作られた基板１の同一面
に位置し、光端子１３と１４とがこの面と逆の面に位置
する。光端子１１ないし１４をそれぞれ波長１．３μｍ
程度の光の入出力端子とする。また、電極６ａに電気端
子２１から第１の電位，電極６ｂに電気端子２２から第
２の電位を与えることによって、導波路２ａおよび２ｂ
に電極６ａと６ｂとの間の電位差に応じた電気光学効果
を与える。

【００１９】光導波路２ａおよび２ｂは単一モード導波
路であり、光導波路２ａおよび２ｂを長さＬに亘って光
波長の５倍程度に接近させて光の結合領域を構成させ
る。光端子１１から光を入力し、光端子１２からは入力
しないときには、光の結合領域にある光導波路２ａおよ
び２ｂには、互いに直交する正規モードとして、偶モー
ドと奇モードの光が伝搬する。上記結合領域の入力端で
は、偶モードと奇モードの位相が等しいが、上記結合領
域を伝搬する間に上記２つのモードの間に位相差が生じ
る。上記結合領域の長さＬは上記位相差がπ（ラジア
ン）の奇数倍となるように設定してあり、電極６ａと６
ｂとの間に電位差を与えない状態（つまり、光導波路２
ａと２ｂとの間に電界を加えない状態）では、光端子１
１からの光はすべて光端子１４へ伝搬する。このように
光端子１３に光出力がない状態をＯＦＦ状態とする。

【００２０】次に、電極６ａと６ｂとの間に電位差を与
えると、光導波路２ａおよび２ｂに電気光学的効果によ
る屈折率変化が起こる。この屈折率変化は、上記結合領
域の出力端における上記２モード間の位相差を変化させ
る。上記結合領域での２モード間の位相差が０またはπ
の偶数倍になるように、光導波路２ａと２ｂとの間に電
界を与えると、即ち、電気端子２１と２２との間に電圧
を加えると、光端子１１から入射した光はすべて光端子
１３へ出力され、光端子１４にはなにも出力されない。
この状態をＯＮ状態とする。

【００２１】つまり、この光方向性結合器は、電極６ａ
と６ｂとの間に電位差を与えない状態において上記結合
領域の出力端で光の偶モードと奇モードとの位相差がπ
の奇数倍になり、電極６ａと６ｂとの間に特定の電位差
を与えた状態において上記結合領域の出力端で光の偶モ
ードと奇モードとの位相差が０またはπの偶数倍になる
ように、上記結合領域長Ｌを定めると、電気端子２１と
２２に加える電圧を変化させることによって、光端子１
１から入射した光を光端子１３および１４においてスイ
ッチ（または振幅変調）することができる。光端子１２
からの光は、上述の電圧印加条件では、上述と逆のスイ
ッチ動作を行なうことになる。上述のとおり、この光方
向性結合器はスイッチング動作の可能な光制御デバイス
として使用できる。

【００２２】さて、本実施例の光制御デバイスにおい
て、半導電膜３ａおよび３ｂは、バッファ層４ａおよび
４ｂよりイオン拡散係数の低い層である。この半導電膜
３ａおよび３ｂを設けることにより、この光制御デバイ
スでは、光導波路２ａ，２ｂの表面および基板１の表面
からバッファ層３ａおよび３ｂへのＬｉイオンの拡散
（基板１からＬｉが抜けるので外拡散ともいう）を防
ぎ、従って、バッファ層３ａおよび３ｂにおいてＬｉイ
オンによって形成される反電界の発生を防止するので、
この反電界の発生に伴なう動作点のＤＣドリフトがな
く、長期に亘って動作安定性をよくすることができる。
なお、半導電膜３ａおよび３ｂには、バッファ層４ａお
よび４ｂがＳｉＯ₂ ならば、ＳｉＯ₂ よりイオン拡散係
数が低く、また後述の酸素雰囲気中の熱処理によって高
抵抗の絶縁膜に変化させることのできる，Ｓｉ，チタン
（Ｔｉ），銅（Ｃｕ），バナジウム（Ｖ），コバルト
（Ｃｏ）および亜鉛（Ｚｎ）等の導電性ないし半導電性
を示す物質を用いることができる。

【００２３】また、絶縁体膜５ａ，５ｃおよび５ｂは、
電極６ａと６ｂとの間に電圧を加えても、絶縁体の効果
により、電極６ａと６ｂとの間に電流リークを生じるの
を防ぎ、この光方向性結合器の良好なスイッチング特性
を維持することに役立つ。なお、半導電膜３ａおよび３
ｂと同じ材料であるＳｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｖ，Ｃｏおよび
Ｚｎ等を酸素雰囲気中の熱処理すると、これらを高抵抗
の絶縁膜とすることができ、この絶縁物を絶縁体膜５ａ
および５ｂとして使用できる。

【００２４】図２は第１の実施例の製造工程を示す断面
図であり、（ａ）はバッファ層形成工程、（ｂ）はエッ
チング工程、（ｃ）は熱処理工程、（ｄ）は導電性膜形
成工程である。

【００２５】この光制御デバイスの第１の工程であるバ
ッファ層形成工程では、まず基板１にチタン（Ｔｉ）等
を熱拡散し、屈折率が基板１より０．０１程度大きな光
導波路２ａおよび２ｂを形成する。次に、真空中での蒸
着，電子ビーム蒸着およびスパッタ等により、半導電膜
３を基板１および光導波路２ａ，２ｂ上に０．０１μｍ
〜１０μｍの範囲内で装荷する。この半導電膜３は図１
に示した半導電膜３ａおよび３ｂの元の状態である。な
お、半導電膜３の材料が基板１および光導波路２ａおよ
び２ｂに拡散し、これが基板１および光導波路２ａおよ
び２ｂの材料と化学反応を起して別の化合物を生成して
も、本実施例の効果を妨げない。例えば、本実施例のよ
うに基板１がＬｉＮｂＯ₃ であり、半導電膜３がＳｉ，
Ｔｉ，モリブデン（Ｍｏ）および鉄（Ｆｅ）等である
と、基板１（および光導波路２ａ，２ｂ）表面の組成
が、ＳｉＯ₂ ，酸化チタン（ＴｉＯ₂ ），酸化モリブデ
ン（ＭｏＯ）および酸化鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）等に一部酸化
されることがある。これらの化合物もバッファ層４より
イオン拡散係数が低いので、半導体膜３はイオンのバリ
ア層の役割を保つ。次に、バッファ層４を半導体膜３の
上に０．０１μｍ〜１０００μｍの範囲内で形成する。
例えばバッファ層４が本実施例のＳｉＯ₂ または酸化ア
ルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）の場合には、スパッタ，ＣＶ
Ｄおよび電子ビーム蒸着等で上記形成を行うことができ
る。

【００２６】ここで、半電導膜３は、その低いイオン拡
散係数の効果により、後述するアニール等の熱処理工程
において、基板１および光導波路２ａおよび２ｂからＬ
ｉ等の不純物イオンがバッファ層４および外部に拡散す
るのを防ぐものである。半電導膜３内における不純物イ
オン拡散はアルカリイオンの拡散係数にほぼ等しい。例
えば、熱処理温度８００〜１１００°ＣにおけるＭｏ内
でのナトリウムイオン（他のアルカリイオンにも適用可
能と考えられる）の拡散係数は３×１０^-9（ｃｍ² ／
ｓ），熱処理温度６００〜８００°ＣにおけるＦｅ内で
の拡散係数は５．８×１０^-9（ｃｍ² ／ｓ）である。一
方、バッファ層４に用いるＳｉＯ₂ の熱処理温度（アニ
ール時）６００〜８００°Ｃにおけるイオン拡散係数は
１０^-7〜１０^-6（ｃｍ² ／ｓ）である。従って、後工程
の熱処理時における基板１および光導波路２ａおよび２
ｂからドリフト層４および外部への最大の不純物イオン
であるＬｉの外拡散が、半導電膜３を設けることにより
２桁程度も減少する。

【００２７】次に、第２の工程であるエッチング工程で
は、電極６ａおよび６ｂをその上に形成すべきバッファ
層４ａおよび４ｂを残して、バッファ層４を半導電膜３
の表面が現れるまでエッチングする。このエッチング工
程では、一般にＬＳＩのプロセスにおいて使用されてい
るケミカルエッチング，ドライエッチング，イオンビー
ムエッチングおよび反応性イオンビームエッチング等を
使用できる。

【００２８】次に、第３の工程である熱処理工程では、
バッファ層３の表面が現れた部分を深さ方向に高抵抗の
絶縁体膜５ａ，５ｂおよび５ｃに変化させるため、酸素
雰囲気中での熱処理を行う。この熱処理は、本実施例の
半導電膜３がＳｉであるので、Ｓｉを酸化させてＳｉＯ
₂ にする条件で行う。例えば、基板１を７００°Ｃにし
て１０時間程度置くと、半導電膜３は０．０５〜５μｍ
程度の厚さの絶縁体膜５ａ，５ｂおよび５ｃに成長す
る。なお、絶縁体膜５ｂの幅は、光導波路２ａと２ｂの
間を絶縁できる程度あればよい。

【００２９】最後の第４の工程である導電性膜形成工程
では、まず、バッファ層４ａ，４ｂおよび絶縁体膜５
ａ，５ｂ，５ｃの表面にＴｉ，ＡｉおよびＭｏ等の金属
をスパッタ等で成膜し、これを電極６ａおよび６ｂの部
分をマスクしてエッチングし、電極６ａおよび６ｂを形
成する。次に、バッファ層４ａおよび４ｂ，絶縁体膜５
ａないし５ｃ，電極６ａおよび６ｂの表面にＳｉをスパ
ッタ等で成膜し、このあと、６０°Ｃ〜２００°Ｃの酸
素または窒素雰囲気でアニールし、Ｓｉ膜の一部を酸化
または窒化してＳｉＯ₂ または酸化珪素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）
とし、膜の比抵抗をＳｉのそれより増した導電性膜７を
形成する。従って、電極６ａと６ｂとを導電性膜７によ
って短絡させる恐れはない。この導電性膜形成工程の最
終形態を示す図（図２（ｂ））は、図１（ｂ）の断面図
と同じである。なお、電極６ａおよび６ｂには、図示し
ない電気端子２１および２２との導体接続のための構造
を設けてある。

【００３０】上述のとおり、図２（ａ）ないし（ｄ）の
製造工程をとることによって、図１の光制御デバイスを
作ることができる。この製造工程による光制御デバイス
は、バッファ層形成工程（図２（ａ））において、イオ
ンの拡散（外拡散）を少なくするバリアである半導電膜
３を生成するので、熱処理工程（図２（ｃ））におい
て、可動イオンになりやすいリチウム（Ｌｉ）イオン
等，アルカリ金属イオンのバッファ層４内への混入をご
く少なくできるという効果がある。また、図２の製造工
程においては、上述のとおり、基板１（および光導波路
２ａ，２ｂ）からの外拡散が少ないので、熱処理に用い
る炉心管に上記アルカリ金属が浸入する恐れもなく、こ
の炉心管の耐久性が低下するという問題をなくすること
ができる。さらに、この製造工程をとると、半導電膜３
を熱処理により絶縁体膜５ａないし５ｂに転化するの
で、製造工程が簡単であるという効果もある。

【００３１】なお、基板１としては、本実施例のＬｉＮ
ｂＯ₃ の他に、これと同様の強誘電性ペロブスカイト結
晶を有するＬｉＴａＯ₃ も勿論同様に用いることができ
る。また、基板１が組成中にアルカリ金属を持たない電
気光学効果を有する物質であっても、本実施例の光制御
デバイスは、半導電膜３（または３ａ，３ｂ）を設ける
ことによって、熱処理時に生ずる不純物イオンのバッフ
ァ層４（または４ａ，４ｂ）への拡散を妨げることがで
きる。

【００３２】図３は本発明の第２の実施例の断面図であ
る。

【００３３】この光制御デバイスは、第１の実施例のエ
ッチング工程において、バッファ層４とともに半導電膜
３のエッチングも行う。即ち、電極６ａおよび６ｂを形
成しない場所にあるバッファ層４および半導電膜３を基
板１の表面が現れるまでエッチングする。その後、上述
の導電膜形成工程におけると同様に、電極６ａおよび６
ｂの形成を行う。なお、導電膜７の形成は行わない。

【００３４】この光制御デバイスは、第１の実施例にお
ける電極６ａ（およびバッファ層４ａおよび半導電膜３
ａ）と電極６ｂ（およびバッファ層４ｂおよび半導電膜
３ｂ）との間の半導電膜７および絶縁体膜５ｂをなくし
たので、電極６ａと６ｂとの間の絶縁性が向上し、スイ
ッチング動作における電流リークを減少させることがで
きる。

【００３５】図４は本発明の第３の実施例の断面図であ
る。

【００３６】この光制御デバイスは、第１の実施例にお
ける半導電膜３ａおよび３ｂをも絶縁体膜５ａおよび５
ｂと同じ絶縁体膜５とする。この絶縁体膜５は絶縁体膜
５ａおよび５ｂを含むものである。

【００３７】この光制御デバイスは、Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃ
ｕ，Ｖ，ＣｏおよびＺｎ等の半導電性ないし導電性を示
す物質を半導電膜３ａおよび３ａとして用いる場合よ
り、光の伝搬損失を少なくすることができる。即ち、第
１および第２の実施例の光制御デバイスでは、光波長領
域において光導波路２ａおよび２ｂ上の半導電膜３ａお
よび３ｂが負の誘電率を有するとともに損失の大きい誘
電体としてふるまうので、光の伝搬損失が多くなり勝ち
である。

【００３８】第３の実施例の光制御デバイスは、第１の
実施例のバッファ層形成工程において、バッファ層４を
装荷する前に熱処理工程におけると同様に熱処理し、半
導電膜３を絶縁体膜５に変化させる。バッファ層４ａお
よび４ｂはこの絶縁体膜５の上に装荷される。従って、
この光制御デバイスの製造では、エッチング工程のあと
に、第３の工程の熱処理工程を必要としない。即ち、エ
ッチング工程のあとに直ちに導電性膜形成工程を実行
し、バッファ層４ａ，４ｂおよび絶縁体膜５ａ，５ｂ，
５ｃの表面に電極６ａおよび６ｂを形成し、さらにバッ
ファ層４ａおよび４ｂ，絶縁体膜５ａないし５ｃ，電極
６ａおよび６ｂの表面に導電性膜７を形成する。

【００３９】なお、上記第１，第２および第３の実施例
では光方向性結合器を光制御デバイス例として説明した
が、本発明の光制御デバイスおよびその製造方法は、マ
ッハツェンダ型，交差導波路を用いた全反射型等のすべ
ての光制御デバイスおよびその製造に有効であるのは明
らかである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、基板およ
び光導波路の表面にイオン伝導率の低い半導電膜または
絶縁体膜のいずれかを形成し、しかる後にバッファ層を
形成する構成および製造方法をとるので、バッファ層形
成後の熱処理時に上記基板および光導波路から上記バッ
ファ層および外部へのアルカリ金属イオンの外拡散を防
ぐことができる。

【００４１】従って、本発明の光制御デバイスは、上記
バッファ層内のイオン移動によって生ずるＤＣドリフト
を実用的になるまで減少させることができ、また基板の
結晶性低下も減少できるので、温度特性を向上させるこ
とができる。

【００４２】さらに、本発明は、上記外拡散の減少によ
り、この光制御デバイスの熱処理に用いる炉心管へのＬ
ｉ等のアルカリ金属の浸入を減少させることができるの
で、上記炉心管の耐久性を向上させる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構造図であり、（ａ）
は導電性膜７を除いて示す平面図、（ｂ）は導電性膜７
も含んだ本実施例の断面図である。

【図２】第１の実施例の製造工程を示す断面図であり、
（ａ）はバッファ層形成工程、（ｂ）はエッチング工
程、（ｃ）は熱処理工程、（ｄ）は導電性膜形成工程で
ある。

【図３】本発明の第２の実施例の断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例の断面図である。

【図５】従来の光制御デバイスの断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ａ，２ｂ 光導波路 ３，３ａ，３ｂ 半導電膜 ４，４ａ，４ｂ バッファ層 ５，５ａ〜５ｃ 絶縁体膜 ６ａ，６ｂ 電極 ７ 導電性膜 ８ バリア層 １１〜１４ 光端子 ２１，２２ 電気端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 直樹 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−175027（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−20508（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−64126（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−19714（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開554593（ＥＰ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気光学効果を有する基板と、前記基板
   の表面部分に構成した複数の光導波路と、前記光導波路
   の表面に形成した半導電膜と、前記半導電膜表面上の前
   記光導波路各各に対応する場所に積層した前記基板およ
   び前記光導波路より誘電率が低く，しかも前記半導電膜
   よりイオン拡散係数の高い誘電体からなるバッファ層
   と、前記バッファ層各各の表面にそれぞれ形成した電極
   とを有する光制御デバイスにおいて、 前記基板の表面の前記バッファ層を積層していない部分
   の前記半導電膜を熱処理により変成した絶縁体膜と、前
   記電極および前記バッファ層および前記絶縁体膜の各各
   の表面を覆う導電性膜とをさらに 有することを特徴とす
   る光制御デバイス。
2. 【請求項２】 電気光学効果を有する基板と、前記基板
   の表面部分に構成した複数の光導波路と、前記基板の表
   面および前記光導波路の表面に配置した半導電膜の熱処
   理により形成した絶縁体膜と、前記光導波路各各の表面
   に対応する前記絶縁体膜の表面に形成した前記基板およ
   び前記光導波路より誘電率の低い誘電体からなるバッフ
   ァ層と、前記バッファ層各各の表面にそれぞれ形成した
   電極と、前記電極および前記バッファ層および前記絶縁
   体膜の各各の表面を覆う導電性膜とを有することを特徴
   とする光制御デバイス。
3. 【請求項３】 電気光学効果を有する基板と、前記基板
   の表面部分に形成した複数の光導波路と、前記光導波路
   各各の表面に対応する場所に所定工法で形成した前記基
   板および前記光導波路より誘電率の低い誘電体からなる
   バッファ層と、前記バッファ層各各の表面にそれぞれ形
   成した電極と、前記光導波路の表面と前記バッファ層と
   の間にそれぞれ形成した前記バッファ層よりイオン拡散
   係数の低い物質からなる半導電膜と、前記基板の表面の
   前記バッファ層の形成されない部分に形成した絶縁体膜
   とを有する光制御デバイスの製造方法であって、 前記光導波路を形成した後の前記基板の表面に前記半導
   電膜を形成する工程と、前記半導電膜の表面の前記光導
   波路各各の表面に対応する場所に前記バッファ層を形成
   する工程と、前記バッファ層の前記電極の形成されない
   部分を前記半導電膜の現れるまでエッチングする工程
   と、熱処理により前記半導電膜の前記バッファ層に覆わ
   れていない部分を前記絶縁体膜にする工程とを有するこ
   とを特徴とする光制御デバイスの製造方法。
4. 【請求項４】 電気光学効果を有する基板と、前記基板
   の表面部分に構成した複数の光導波路と、前記基板の表
   面および前記光導波路の表面に形成した絶縁体膜と、前
   記光導波路各各の表面に対応する場所の前記絶縁体膜の
   表面に形成した前記基板および前記光導波路より誘電率
   の低い誘電体からなるバッファ層と、前記バッファ層各
   各の表面にそれぞれ形成した電極と、前記電極および前
   記バッファ層および前記絶縁体膜の各各の表面を覆う導
   体性膜とを有する光制御デバイスの製造方法であって、 前記光導波路を形成した後の前記基板の表面に前記半導
   電膜を形成する工程と、熱処理により前記半導電膜を前
   記絶縁体膜にする工程と、前記絶縁体膜の表面の前記光
   導波路各各の表面に対応する場所に前記バッファ層を形
   成する工程と、前記バッファ層の前記電極の形成されな
   い部分を前記絶縁体膜の現れるまでエッチングする工程
   とを有することを特徴とする光制御デバイスの製造方
   法。