JP3096747B2 - チャンネル型光導波路の形成方法 - Google Patents

チャンネル型光導波路の形成方法

Info

Publication number
JP3096747B2
JP3096747B2 JP2715792A JP2715792A JP3096747B2 JP 3096747 B2 JP3096747 B2 JP 3096747B2 JP 2715792 A JP2715792 A JP 2715792A JP 2715792 A JP2715792 A JP 2715792A JP 3096747 B2 JP3096747 B2 JP 3096747B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
etching
optical waveguide
crystal
type optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2715792A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05196828A (ja
Inventor
哲史 大野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP2715792A priority Critical patent/JP3096747B2/ja
Publication of JPH05196828A publication Critical patent/JPH05196828A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3096747B2 publication Critical patent/JP3096747B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、第2高調波発生(SH
G)素子、光偏向器、光変調器、光スイッチ、光増幅器
あるいは光集積回路などの光デバイスとして有用なチャ
ンネル型光導波路の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザ光を利用した光情報処理装
置の発展にはめざましいものがあるが、なかでも、光偏
向器、光変調器、光増幅素子、光スイッチなどの光デバ
イスについては、電気光学効果や非線形光学効果、磁気
光学効果などの光学的特性に優れ、伝搬損失の低い高品
質の光導波路の使用が不可欠である。
【0003】光導波路には、基板上に厚さ数μmの平面
状薄膜を設けたスラブ(平面)型光導波路と、更にその
面内にも帯状に屈折率差を設けるか、あるいは段差すな
わち膜厚差を設け、帯状領域のみ導波するようにしたチ
ャンネル型光導波路とがあるが、チャンネル型光導波路
の方が光の閉じ込め効率が高くできるため有利とされて
いる。
【0004】チャンネル型光導波路の基本的な形状とし
ては、埋め込み型、リッジ型、装荷型があるが、光変調
器などの光デバイスに応用した場合、リッジ型の光導波
路とすることが望ましい。それは、この形状の光導波路
の方が光の閉じ込め効率が高く、加工も容易にできるか
らである。
【0005】上記、リッジ型光導波路は、従来、基板の
上部に光導波路となる薄膜部分を形成し、この上に一般
的なフォトリソグラフィー技術を用いて光導波路形状の
マスクパターンを施し、次いで(1)ウエットエッチン
グ(化学エッチング)、(2)イオンビームエッチン
グ、(3)反応性イオンエッチング(RIE、Reac
tive Ion Etching)などの方法によっ
てマスクパターン以外の薄膜部分を除去してリッジ型光
導波路を作製していた。
【0006】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、前記
ウエットエッチング法は、例えば、西原浩、春名正光、
栖原敏明 共著「光集積回路」(オーム社発行)のp1
93に記載されているように、エッチング速度の充分な
再現性を得ることが困難で、また等方的であることか
ら、1μm以下の加工精度が要求される場合には満足な
結果が得られず、またエッチングした部分にアンダーカ
ットが見られるという欠点があった。
【0007】また、前記イオンビームエッチング、反応
性イオンエッチング法は、例えば、電気学会大学講座
「電子材料工学」(オーム社発行)のp265〜267
に記載されているように、(A)エッチング速度が概し
て遅く、かつ装置のスループット、すなわち処理能力が
低く経済的に不利となる、(B)エッチングプロセス中
に反応生成物あるいは反応容器に起因する汚染物が試料
表面に付着する、(C)加速イオン衝撃によって試料に
損傷を与える、(D)電極間の放電状態あるいは反応ガ
スの流形によってエッチング速度が不均一となるなどの
欠点あった。
【0008】しかるに、前記エッチング工程を含む従来
技術で作製したリッジ型光導波路は、再現性、膜厚均一
性に劣り、かつ薄膜結晶性の劣化に伴い、光導波路の光
学特性の劣化や伝搬損失が増大するという問題点を有し
ていた。
【0009】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、従来技
術の問題点を克服するために鋭意研究を重ねた結果、液
相エピタキシャル法において結晶を育成するために使用
するフラックスを溶融状態とし、その溶融体中において
従来の使用目的とは逆にエッチングを行うことにより、
再現性、膜厚均一性に優れ、かつ薄膜結晶性が全く劣化
しないリッジ型光導波路が極めて容易に得られることを
新規に知見した。
【0010】すなわち、本発明は、マスクを介して基板
上に形成された薄膜をエッチングするチャンネル型光導
波路の形成方法であって、液相エピタキシャル法におい
ては結晶を育成するために使用するフラックスを飽和温
度以上に加熱したエッチング液を用いるとともに、当該
エッチングの工程において前記マスクが完全に溶解除去
されることを構成とするチャンネル型光導波路の形成方
法である。
【0011】
【作用】本発明のチャンネル型光導波路の形成方法は、
基板の上部に光導波路となる薄膜部分を形成し、この上
に一般的なフォトリソグラフィー技術を用いて光導波路
形状のマスクパターンを施した後、エッチング液として
飽和温度以上に加熱されたフラックスを用い、その溶融
体中においてエッチングを行うことが特徴である。ここ
で飽和温度とはフラックス中にフラックスの融解温度よ
りも高い融点を持つ物質を溶解させる際に、そのフラッ
クス以外の物質がフラックス中に完全に溶解する時の温
度をいう。なお、フラックス以外の成分が存在せず、フ
ラックスのみの場合、飽和温度はフラックスの融解温度
に等しくなる。溶融体中におけるエッチングは、従来の
エッチング液のような等方的なエッチングとはならず、
アンダーカットが生じないだけでなく、エッチング速度
の再現性にも優れ、またイオンビームエッチング、反応
性イオンエッチングのようにエッチング速度が不均一に
ならないため、膜厚均一性に優れ、かつ薄膜結晶性が全
く劣化しない。このため、光学的特性の優れたリッジ型
光導波路を極めて容易に形成することができる。
【0012】前記エッチングに使用するフラックス組成
としては、薄膜を溶解せしめるものであれば特に限定さ
れないが、PbO−PbF2 、PbO−B2 3 、M+
F、M+ Cl、M+2O−B2 3 、M+2O−MoO3
+2O−WO3 、M+2O−V2 5 (M+ =Li、N
a、K、Rb)系から選ばれる少なくとも1種のフラッ
クス組成が望ましい。特に、基板上の薄膜結晶がLiN
bO3 および異種元素を含むLiNbO3 の場合には、
+2O−V2 5 (M+ =Li、Na、K)系が望まし
い。それは、M+2O−V2 5 (M+ =Li、Na、
K)系が、LiNbO3および異種元素を含むLiNb
3 を溶解させても極めて安定であり、またM+2O−V
2 5 (M+ =Li、Na、K)系フラックスは、酸あ
るいは水に溶解するため、エッチング終了後に薄膜結晶
上に残留しても容易に除去することができるからであ
る。ニオブ酸リチウム単結晶薄膜をエッチングさせる場
合は、以下の組成が有利である。LiVO3 −NaVO
3 フラックス系の組成としては、Na2 O,MgOを除
いた、Li2 O、V2 5 、Nb2 5 の組成範囲が、
Li2 O−V2 5 −Nb2 5 の3成分系の三角図に
おいて、A(88.90,2.22,8.88)、B
(55.00,43.00,2.00)、C(46.5
0,51.50,2.00)、D(11.11,80.
00,8.89)、E(37.50,5.00,57.
50)の5組成点で囲まれる領域で示される組成範囲内
にあることが有利である。前記組成点は、(Li2 Oの
モル%,V2 5 のモル%,Nb2 5 のモル%)を指
す。また、前記Na2 O,MgOを除いた、Li2 O、
2 5 、Nb2 5 の組成範囲としてはLi2 O−V
2 5 −Nb2 5 の3成分系の三角図において、F
(49.49,45.46,5.05)、G(11.1
1,80.00,8.89)、H(42.81,22.
94,34.25)の3組成点で囲まれた組成割合であ
ることが好ましく、また、前記Li2 O−V2 5 −N
2 5 の組成範囲は、3成分系の三角図において、I
(47.64,46.12,6.24)、J(27.0
1,64.69,8.30)、K(36.71,37.
97,25.32)、L(44.05,32.97,2
2.98)の4組成点で囲まれる範囲が好適であり、さ
らにM(45.36,46.45,8.19)、N(3
2.89,57.05,10.06)、O(36.7
1,44.30,18.99)、P(44.95,4
0.54,14.51)の4組成点で囲まれる範囲が最
適である。本発明におけるNa2 Oの組成割合として、
モル比でNa2 O/Li2 Oが、2.0/98.0〜9
3.5/6.5を満たす範囲であることが望ましい。前
記Na2 Oの組成割合として、モル比でNa2 O/Li
2 Oが、7.4/92.6〜80.0/20.0を満た
す範囲であることが望ましく、16.7/83.3〜4
8.4/51.6を満たす範囲であることが好適であ
る。また、MgOの組成割合として、モル比でMgO/
ニオブ酸リチウムの値が、0.1/99.9〜25.0
/75.0を満たす組成範囲であることが望ましい。前
記ニオブ酸リチウムとは溶融体組成から析出可能なニオ
ブ酸リチウムの理論量を意味する。さらに、MgOの組
成割合として、モル比でMgO/ニオブ酸リチウムの値
が、0.7/100〜9.0/100を満たす組成範囲
であることが好ましく、3.5/100〜6.0/10
0を満たす組成範囲であることが好適である。特にLi
2 O、Nb2 5 がLi2 O/Nb2 5 >1を満たす
組成範囲では、MgOの組成割合として、モル比でMg
O/Nb2 5 が、0.2/99.8〜40.0/6
0.0を満たす範囲であることが望ましい。前記MgO
の組成割合として、モル比でMgO/Nb2 5 が、
0.7/50.0〜9.0/50.0を満たす範囲であ
ることが好ましく、3.5/50.0〜6.0/50.
0を満たす範囲であることが好適である。
【0013】前記エッチング速度は、フラックス溶融体
の温度、エッチング時間、フラックス組成によって調整
することが望ましい。特に、エッチング速度を遅くした
い場合には、エッチングされる薄膜結晶をあらかじめフ
ラックス中に溶解させておくことが有利である。それ
は、エッチング速度を遅くするためにフラックス溶融体
の温度を下げるとフラックスが不安定となり、フラック
ス成分あるいはフラックス中に溶解している成分が微結
晶として析出してエッチングが継続できなくなる恐れが
あるのに対して、エッチングされる薄膜結晶をあらかじ
めフラックス中に溶解させておくと、フラックス溶融体
が安定な、温度が充分高い状態であっても、フラックス
溶融体の薄膜結晶に対する溶解能力を低下させることが
できるからである。
【0014】前記エッチング時のマスク材の特性として
は、エッチングする薄膜結晶よりも融点が高いこと、エ
ッチングする温度において薄膜結晶中に拡散しないこ
と、溶融フラックスに対して薄膜結晶と同等以下の溶解
性を有することが必要である。
【0015】前記エッチング時のマスク材としては、エ
ッチングされる薄膜結晶および薄膜結晶の構成元素から
なることが有利である。その理由は、前記、マスク材の
要求特性を容易に満たしうるからである。例えば、薄膜
結晶がLiNbO3の場合には、マスク材としてはLi
NbO3 あるいは、Nb2 5 を用いることが有利であ
る。
【0016】前記エッチング時のマスク材の形成方法と
しては、スパッタ法、蒸着法、スピンコーティング法、
ディップコーティング法などが望ましいが、特にスパッ
タ法が好適である。その理由は、マスク材の膜厚制御が
容易であり、かつ、本発明の形成方法においては、マス
ク材の結晶性が高い必要がなく非晶質でも構わないた
め、スパッタ法で得られる程度の結晶性で充分その目的
を果たしうるためである。
【0017】前記エッチング時のマスク材の膜厚は、チ
ャンネル型光導波路において希望する段差と一致させる
ことが望ましい。その理由は、従来のイオンビームエッ
チング法などにおいては、マスク材下の薄膜結晶への影
響を抑えるために、その膜厚を充分厚く形成し、エッチ
ング終了後、そのマスク材の残留部分を化学エッチング
などの方法によって除去する必要があったが、本発明の
形成方法においては、マスク材がすべてエッチングされ
た時点で、マスク材の膜厚に相当する段差が既に形成さ
れており、更にエッチングを行ってもその段差は変わる
ことないため、マスク材の残留部分を除去する必要がな
く、またエッチングされたマスク材下の薄膜結晶の結晶
性には全く影響を与えないからである。
【0018】前記エッチングの際には、エッチング試料
を回転させることが望ましい。これは試料を回転させる
ことにより、エッチングが均一になされるからである。
【0019】前記エッチング終了後には、試料を回転さ
せ、フラックスを振り切ることが望ましい。これは、フ
ラックスが薄膜結晶表面に残留すると、薄膜の結晶性、
光学特性、光伝搬損失が低下する恐れがあるためであ
る。
【0020】本発明の光導波路は、基板と薄膜導波層の
結晶格子を互いに整合(格子整合)させたものであるこ
とが望ましい。それは、このように基板と薄膜導波層と
を格子整合させると、格子の歪みや結晶欠陥が極めて少
なくなり、マイクロクラックなどのない高品質の薄膜導
波層を形成することができるからである。
【0021】このような格子整合に当たって、前記薄膜
導波層の格子定数は、基板の格子定数の99.81〜1
00.03%であることが望ましい。この理由は、薄膜
導波層の格子定数が、基板の格子定数の99.81%よ
り小さくなると薄膜導波層にクラックが発生し、また、
薄膜導波層の格子定数が、基板の格子定数の100.0
3%より大きくなると薄膜導波層にファセットが発生す
るため、いずれの場合においても光学用途に使用できる
高品質の薄膜導波層を得ることが困難となるためであ
る。
【0022】本発明において、前記薄膜導波層と基板と
の組み合せは、特に限定されるものではないが、例え
ば、薄膜導波層としては、LiNbO3 、α−石英、K
TiOPO4 (KTP)、β−BaB2 4 (BB
O)、KH2 PO4 (KDP)、KD2 PO4 (KD*
P)、NH4 2 PO4 (ADP)、C5 2 AsO4
(CDA)、C5 2 AsO4 (CD* A)、RbH2
PO4 (RDP)、RbH2 AsO4 (RDA)、Be
SO4 ・4H2 O、LiClO4 ・3H2 O、LiCl
3 、α−LiCdBO3 、LiB3 5 (LBO)、
尿素、Y3 Fe5 12、(Bi,Y)3 (Al,Fe)
5 12などのガーネット、Ba2 NaNb5 15(BN
N)、(Sr,Ba)Nb2 6 などが使用でき、この
薄膜導波層に組み合わせて用いる基板としては、例え
ば、LiTaO3 、LiTaO3 薄膜が形成されたLi
NbO3 、SiO2 、α−サファイア、BeO、Zn
O、Gd3 Ga5 12などのガーネット、KTP、BB
O、LBO、KDPおよび類似化合物、ソーダガラス、
パイレックスガラスなどが用いられる。
【0023】特に、薄膜導波層としてLiNbO3 を用
い、基板としてLiTaO3 を用いる組み合せは最も望
ましい形態である。それは、これらの単結晶は、結晶構
造が互いに類似しており、格子整合させやすいからであ
る。
【0024】次に、本発明の光導波路の薄膜導波層の製
造方法としては、液相エピタキシャル成長法、スパッタ
法、蒸着法などが望ましいが、特に液相エピタキシャル
成長法が好適である。この理由は、液相エピタキシャル
成長法によれば、結晶性に優れた均質な膜が得やすく、
その結果、光伝搬損失が小さく光導波路として好適な、
しかも単結晶本来が持つ非線形光学効果、電気光学効
果、音響光学効果などを充分活かせるからである。ま
た、液相エピタキシャル成長法の場合、エッチングのた
めのフラックスを新たに用意する必要がなく、薄膜成長
に使用した溶融液をそのまま使用することができるから
である。この場合は、溶融液の温度を薄膜成長させた温
度より充分高く、すなわち溶融液の飽和温度以上にする
ことでその目的を達成することができる。また、液相エ
ピタキシャル成長法の場合は、エッチングを行い、マス
ク材を完全に溶解させて希望の段差を形成した後に、溶
融液の温度を下げて通常の液相エピタキシャル成長を行
うことで、段差を維持したまま薄膜導波層の膜厚を厚く
することもできるという他の方法ではできない利点も有
する。
【0025】本発明の光導波路形成方法は、SHG素子
などの光変調器、光偏向器、光スイッチ、光増幅素子、
光集積回路など、導波路型光デバイスすべてに適用でき
る。
【0026】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。 実施例1 (1) Li2 CO3 19.6g、V2 5 51.9
g,Nb2 5 18.9g、Na2 CO3 9.7g、M
gO 0.3g秤量(Li2 CO3 42.7モル%、V
2 5 45.9モル%、Nb2 5 11.4モル%、N
2 CO3 をLi2 CO3 に対して25.6モル%、M
gOを前記溶融物組成から析出可能なLiNbO3 の理
論量に対して5モル%添加(MgO/(LiNbO3
MgO)*100=5mol%を満たすようにMgOを
添加})した混合物を白金ルツボに入れ、エピタキシャ
ル成長装置中で空気雰囲気下で1050℃まで加熱して
ルツボの内容物を溶解させ、19.5時間攪拌した。溶
融体を1時間当たり120℃の冷却速度で1000℃ま
で、さらに1時間当たり60℃の冷却速度で939℃ま
で徐冷した。 (2) 2インチφ、厚さ1mmのLiTaO3 単結晶
1の(0001)面を光学研磨した後、液相エピタキシ
ャル成長法によりLiNbO3 単結晶薄膜2を3μmの
膜厚でエピタキシャル成長させた。LiTaO3 単結晶
1とLiNbO3 単結晶薄膜2のa軸の格子定数は5.
154Åで両者は略一致していた(図1工程A)。 (3) 得られた薄膜結晶表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は25secであった。 (4) 得られた薄膜結晶の、波長0.83μmの半導
体レーザに対する伝搬損失をプリズム移動法によって測
定したところ、0.8dB/cmであった。 (5) ついで、この薄膜結晶上に、フォトリソグラフ
ィーおよびRFスパッタ法により、膜厚1μm、幅5μ
mのNb2 5 膜6を形成したものをエッチング試料と
した。(図1 工程B〜E) (6) フラックスLiVO3 90モル%、LiNb
3 10モル%の割合で調製した混合物を白金ルツボ
に入れエピタキシャル装置中で空気雰囲気下で、110
0℃に加熱して、ルツボの内容物を溶解した。さらに溶
融体を白金プロペラを用い、100rpmの回転速度で
6時間撹拌させた。 (7) 溶融体を1時間当りに60℃の冷却速度で95
0℃まで徐冷した後、このエッチング試料を950℃で
予備加熱し、溶融体中に50rpmで回転させながら2
分間浸漬した。LiNbO3 単結晶薄膜およびNb2
5 膜のエッチング速度は、共に約0.5μm/分であっ
た。 (8) 溶融体からエッチング試料を引き上げ、回転数
1000rpmで3分間溶融体上で溶融体を振り切った
後、1℃/分の速度で室温まで徐冷し、段差約1μm、
幅5μm、膜厚3μmのリッジ型光導波路7を得た。
(図1 工程F) (9) また、薄膜導波層表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は25secであった。 (10) また、リッジ型光導波路の側面8は、極めて
平滑であった。(図2) (11) 得られたリッジ型光導波路に対して垂直に端
面研磨を施して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニ
アフィールドパターンを観察したところ、レーザ光が導
波路内に良好に閉じ込められていることが確認できた。 (12) 得られたリッジ型光導波路の、波長0.83
μmの半導体レーザに対する伝搬損失をカットバック法
によって測定したところ、1.3dB/cmであった。
【0027】実施例2 (1) 2インチφ、厚さ1mmのLiTaO3 単結晶
の(0001)面を光学研磨した後、液相エピタキシャ
ル成長法により、Na、Mg含有LiNbO3 単結晶薄
膜を5μmの膜厚でエピタキシャル成長させた。 (2) 得られた薄膜結晶表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は19secであった。 (3) 得られた薄膜結晶の、波長0.83μmの半導
体レーザに対する伝搬損失をプリズム移動法によって測
定したところ、0.6dB/cmであった。 (4) ついで、この薄膜結晶上に、フォトリソグラフ
ィーおよびRFスパッタ法により、膜厚2μm、幅5μ
mのLiNbO3 膜を形成したものをエッチング試料と
した。 (5) フラックスLi0.7 Na0.3 VO3 80モル
%、LiNbO3 20モル%の割合で調製した混合物
を白金ルツボに入れエピタキシャル装置中で空気雰囲気
下で、1100℃に加熱して、ルツボの内容物を溶解し
た。さらに溶融体を白金プロペラを用い、100rpm
の回転速度で6時間撹拌させた。 (6) 溶融体を1時間当りに60℃の冷却速度で94
5℃まで徐冷した後、このエッチング試料を945℃で
予備加熱し、溶融体中に50rpmで回転させながら3
分間浸漬した。Na、Mg含有LiNbO3 単結晶薄膜
およびLiNbO3膜のエッチング速度は、共に約1μ
m/分であった。 (7) 溶融体からエッチング試料を引き上げ、回転数
1000rpmで3分間溶融体上で溶融体を振り切った
後、1℃/分の速度で室温まで徐冷し、段差約2μm、
幅5μm、膜厚4μmのリッジ型光導波路を得た。 (8) また、薄膜導波層表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は19secであった。 (9) また、リッジ型光導波路の側面は、極めて平滑
であった。 (10) 得られたリッジ型光導波路に対して垂直に端
面研磨を施して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニ
アフィールドパターンを観察したところ、レーザ光が導
波路内に良好に閉じ込められていることが確認できた。 (11) 得られたリッジ型光導波路の、波長0.83
μmの半導体レーザに対する伝搬損失をカットバック法
によって測定したところ、1.1dB/cmであった。
【0028】実施例3 (1) 2インチφ、厚さ1mmのLiTaO3 単結晶
の(110)面を光学研磨した後、液相エピタキシャル
成長法により、Zn含有LiNbO3 単結晶薄膜を2μ
mの膜厚でエピタキシャル成長させた。 (2) 得られた薄膜結晶表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は26secであった。 (3) 得られた薄膜結晶の、波長0.83μmの半導
体レーザに対する伝搬損失をプリズム移動法によって測
定したところ、1.4dB/cmであった。 (4) ついで、この薄膜結晶上に、フォトリソグラフ
ィーおよびRFスパッタ法により、膜厚1μm、幅3μ
mのZn含有LiNbO3 膜を形成したものをエッチン
グ試料とした。 (5) フラックスNaVO3 100モル%の割合で調
製した混合物を白金ルツボに入れエピタキシャル装置中
で空気雰囲気下で、1100℃に加熱して、ルツボの内
容物を溶解した。さらに溶融体を白金プロペラを用い、
100rpmの回転速度で6時間撹拌させた。 (6) 溶融体を1時間当りに60℃の冷却速度で96
0℃まで徐冷した後、このエッチング試料を960℃で
予備加熱し、溶融体中に50rpmで回転させながら1
分間浸漬した。LiNbO3 単結晶薄膜およびLiNb
3膜のエッチング速度は、共に約1μm/分であっ
た。 (7) 溶融体からエッチング試料を引き上げ、回転数
1000rpmで3分間溶融体上で溶融体を振り切った
後、1℃/分の速度で室温まで徐冷し、段差約1μm、
幅3μm、膜厚2μmのリッジ型光導波路を得た。 (8) また、薄膜導波層表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は26secであった。 (9) また、リッジ型光導波路の側面は、極めて平滑
であった。 (10) 得られたリッジ型光導波路に対して垂直に端
面研磨を施して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニ
アフィールドパターンを観察したところ、レーザ光が導
波路内に良好に閉じ込められていることが確認できた。 (11) 得られたリッジ型光導波路の、波長0.83
μmの半導体レーザに対する伝搬損失をカットバック法
によって測定したところ、1.9dB/cmであった。
【0029】実施例4 (1) 2インチφ、厚さ0.5mmのGa3 Ga5
12単結晶の(111)面を光学研磨した後、液相エピタ
キシャル成長法により、(Bi,Y)3 (Fe,Al)
5 12単結晶薄膜を3μmの膜厚でエピタキシャル成長
させた。 (2) 得られた薄膜結晶表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は23secであった。 (3) 得られた薄膜結晶の、波長0.83μmの半導
体レーザに対する伝搬損失をプリズム移動法によって測
定したところ、1.0dB/cmであった。 (4) ついで、この薄膜結晶上に、フォトリソグラフ
ィーおよびRFスパッタ法により、膜厚1μm、幅5μ
mのY3 Fe5412膜を形成したものをエッチング試料
とした。 (5) 溶融体を1時間当りに60℃の冷却速度で97
0℃まで徐冷した後、このエッチング試料を970℃で
予備加熱し、溶融体中に50rpmで回転させながら3
分間浸漬した。(Bi,Y)3 (Fe,Al)5 12
結晶薄膜およびY3 Fe5 12膜のエッチング速度は、
共に約0.5μm/分であった。 (6) フラックスとしてPbO−B2 3 系を用い、
モル比でPbO/B2 3 が15.7となる割合で調製
した混合物を白金ルツボに入れエピタキシャル装置中で
空気雰囲気下で、1100℃に加熱して、ルツボの内容
物を溶解した。さらに溶融体を白金プロペラを用い、1
00rpmの回転速度で6時間撹拌させた。 (7) 溶融体からエッチング試料を引き上げ、回転数
1000rpmで3分間溶融体上で溶融体を振り切った
後、1℃/分の速度で室温まで徐冷し、段差約1μm、
幅5μm、膜厚2.5μmのリッジ型光導波路を得た。 (8) また、薄膜導波層表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は23secであった。 (9) また、リッジ型光導波路の側面は、極めて平滑
であった。 (10) 得られたリッジ型光導波路に対して垂直に端
面研磨を施して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニ
アフィールドパターンを観察したところ、レーザ光が導
波路内に良好に閉じ込められていることが確認できた。 (11) 得られたリッジ型光導波路の、波長0.83
μmの半導体レーザに対する伝搬損失をカットバック法
によって測定したところ、1.5dB/cmであった。
【0030】比較例1 (1) 2インチφ、厚さ1mmのLiTaO3 単結晶
の(0001)面を光学研磨した後、液相エピタキシャ
ル成長法によりLiNbO3 単結晶薄膜を3μmの膜厚
でエピタキシャル成長させた。 (2) 得られた薄膜結晶表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は25secであった。 (3) 得られた薄膜結晶の、波長0.83μmの半導
体レーザに対する伝搬損失をプリズム移動法によって測
定したところ、0.8dB/cmであった。 (4) ついで、この薄膜結晶上に、フォトリソグラフ
ィーおよびRFスパッタ法により、膜厚0.5μm、幅
5μmのAl膜を形成したものをエッチング試料とし
た。 (5) CF4 を反応ガスとして、反応性イオンエッチ
ング(RIE:ReactiveIon Etching)法により、エッ
チング試料を3時間エッチングした後、HFにより残留
Al膜を除去し、段差約1μm、幅5μm、膜厚3μm
のリッジ型光導波路を得た。 (6) なお、薄膜導波層表面は基本的には鏡面であっ
たが、薄膜の結晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評
価したところ、ピーク半価幅は40secと大きくなっ
た。 (7) また、リッジ型光導波路の側面には、かなりの
荒れが認められた。 (8) 得られたリッジ型光導波路に対して垂直に端面
研磨を施して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニア
フィールドパターンを観察したところ、導波路側面での
散乱および導波路以外の薄膜導波層へのレーザ光の洩れ
が認められた。 (9) 得られたリッジ型光導波路の、波長0.83μ
mの半導体レーザに対する伝搬損失をカットバック法に
よって測定したところ、13dB/cmであった。
【0031】比較例2 (1) 2インチφ、厚さ1mmのLiTaO3 単結晶
の(0001)面を光学研磨した後、液相エピタキシャ
ル成長法により、Na、Mg含有LiNbO3 単結晶薄
膜を5μmの膜厚でエピタキシャル成長させた。 (2) 得られた薄膜結晶表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は19secであった。 (3) 得られた薄膜結晶の、波長0.83μmの半導
体レーザに対する伝搬損失をプリズム移動法によって測
定したところ、0.6dB/cmであった。 (4) ついで、この薄膜結晶上に、フォトリソグラフ
ィーおよびRFスパッタ法により、膜厚0.5μm、幅
5μmのTi膜を形成したものをエッチング試料とし
た。 (5) Arを反応ガスとして、イオンビームエッチン
グ法により、エッチング試料を2時間エッチングした
後、HF+HNO3 により残留Ti膜を除去し、段差約
1μm、幅5μm、膜厚5μmのリッジ型光導波路を得
た。 (6) なお、薄膜導波層表面は基本的には鏡面であっ
たが、薄膜の結晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評
価したところ、ピーク半価幅は35secと大きくなっ
た。 (7) また、リッジ型光導波路の側面には、かなりの
荒れが認められた。 (8) 得られたリッジ型光導波路に対して垂直に端面
研磨を施して、レーザ光を端面入射させ、出射光のニア
フィールドパターンを観察したところ、導波路側面での
散乱および導波路以外の薄膜導波層へのレーザ光の洩れ
が認められた。 (9) 得られたリッジ型光導波路の、波長0.83μ
mの半導体レーザに対する伝搬損失をカットバック法に
よって測定したところ、18dB/cmであった。
【0032】比較例3 (1) 2インチφ、厚さ1mmのLiTaO3 単結晶
の(0001)面を光学研磨した後、液相エピタキシャ
ル成長法により、Na、Mg含有LiNbO3 単結晶薄
膜を5μmの膜厚でエピタキシャル成長させた。 (2) 得られた薄膜結晶表面は鏡面であり、薄膜の結
晶性を2結晶法ロッキングカーブにて評価したところ、
ピーク半価幅は25secであった。 (3) 得られた薄膜結晶の、波長0.83μmの半導
体レーザに対する伝搬損失をプリズム移動法によって測
定したところ、0.8dB/cmであった。 (4) ついで、この薄膜結晶上に、フォトリソグラフ
ィーおよびRFスパッタ法により、膜厚0.5μm、幅
5μmのエッチングレジスト膜を形成したものをエッチ
ング試料とした。 (5)このエッチング試料をHF+HNO3 (1:2)
によりエッチングを行い、レジストを除去し、段差約1
μm、幅4μm、膜厚3μmのリッジ型光導波路を得
た。 (6)リッジ部のエッチング面にはアンダーカットが見
られ、サイドエッチングにより導波路がサイドエッチン
グのため導波路の幅が設定値より1μm狭くなった。 (7)上記工程を3回行ったが、全てのサンプルで段
差、サイドエッチングの度合いが異なり、再現性のある
エッチング速度、導波路の幅の制御は困難であった。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように、本発明方法によれ
ば、基板の上部に光導波路となる薄膜部分を形成し、こ
の上に一般的なフォトリソグラフィー技術を用いて光導
波路形状のマスクパターンを施した後、液相エピタキシ
ャル法において使用するフラックスを溶融状態とし、そ
の溶融体中においてエッチングを行う。このように溶融
体中においてエッチングすることにより、再現性、膜厚
均一性に優れ、かつ薄膜結晶性が全く劣化しないリッジ
型光導波路を極めて容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に基づく製造工程の説明図
【図2】図2は、リッジ型チャンネル型光導波路の斜視
【図3】図3は、Li2 O−V2 5 −Nb2 5 の3
成分系の三角図 (Li2 Oのモル%,V2 5 のモル%,Nb2 5
モル%) A(88.90,2.22,8.88) B(55.00,43.00,2.00) C(46.50,51.50,2.00) D(11.11,80.00,8.89) E(37.50,5.00,57.50) F(49.49,45.46,5.05) G(11.11,80.00,8.89) H(42.81,22.94,34.25) I(47.64,46.12,6.24) J(27.01,64.69,8.30) K(36.71,37.97,25.32) L(44.05,32.97,22.98) M(45.36,46.45,8.19) N(32.89,57.05,10.06) O(36.71,44.30,18.99) P(44.95,40.54,14.51)
【符号の説明】
1 LiTaO3 単結晶基板 2 LiNbO3 単結晶薄膜 3 フォトレジスト 4 導波路パターン 5 Nb2 5 エッチングマスク 6 導波路パターン(Nb2 5 膜) 7 リッジ状チャンネル型光導波路 8 リッジ状チャンネル型光導波路の側面部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マスクを介して基板上に形成された薄膜を
    エッチングするチャンネル型光導波路の形成方法であっ
    て、液相エピタキシャル法においては結晶を育成するた
    めに使用するフラックスを飽和温度以上に加熱したエッ
    チング液を用いるとともに、当該エッチングの工程にお
    いて前記マスクが完全に溶解除去されることを特徴とす
    るチャンネル型光導波路の形成方法。
JP2715792A 1992-01-17 1992-01-17 チャンネル型光導波路の形成方法 Expired - Lifetime JP3096747B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2715792A JP3096747B2 (ja) 1992-01-17 1992-01-17 チャンネル型光導波路の形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2715792A JP3096747B2 (ja) 1992-01-17 1992-01-17 チャンネル型光導波路の形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05196828A JPH05196828A (ja) 1993-08-06
JP3096747B2 true JP3096747B2 (ja) 2000-10-10

Family

ID=12213224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2715792A Expired - Lifetime JP3096747B2 (ja) 1992-01-17 1992-01-17 チャンネル型光導波路の形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3096747B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05196828A (ja) 1993-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3148896B2 (ja) ニオブ酸リチウム単結晶薄膜
WO1991004360A1 (en) Thin film of lithium niobate single crystal and production thereof
JPH1082921A (ja) 光導波路基板、光導波路部品、第二高調波発生デバイスおよび光導波路基板の製造方法
JP3096747B2 (ja) チャンネル型光導波路の形成方法
US5347608A (en) Optical waveguide and optical waveguide device
JPH063546A (ja) シングルモード光導波路
JP3138549B2 (ja) 光学結晶基板もしくはその基板上の薄膜にリッジ型を作製する方法
JPH0517295A (ja) ドメイン反転処理が施されたニオブ酸リチウム単結晶薄膜
JP2860800B2 (ja) ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法
JPH05896A (ja) ニオブ酸リチウム単結晶薄膜
JP2951583B2 (ja) 光導波路部品、第二高調波発生デバイスおよび光導波路部品の製造方法
JPH06174908A (ja) 導波路型回折格子の製造方法
JP3725589B2 (ja) 単結晶基板品、光部品、単結晶基板品の製造方法および光部品の製造方法
JPH05273418A (ja) リッジ型三次元光導波路とその製造方法
JPH04247408A (ja) 光導波路
JP3121361B2 (ja) Ti含有ニオブ酸リチウム薄膜及びその製造方法
JP2893212B2 (ja) ニオブ酸リチウム単結晶薄膜
JP2903474B2 (ja) チャンネル型光導波路の作成方法
JP3191018B2 (ja) ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法
JPH0412095A (ja) ニオブ酸リチウム単結晶薄膜の製造方法
JPH04260689A (ja) 基板上に単結晶薄膜を形成する方法
JP2849221B2 (ja) チャンネル型導波路を有する光デバイスとその製造方法
JPH05229897A (ja) ニオブ酸リチウム単結晶薄膜とその製造方法
JPH06281983A (ja) 第2高調波発生デバイス及びその製造方法
JPH05310500A (ja) タンタル酸リチウム単結晶、その製造方法および光素子

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070811

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080811

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080811

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090811

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090811

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811

Year of fee payment: 12