JP7410068B2 - 接合体、光導波路基板および光変調器 - Google Patents
接合体、光導波路基板および光変調器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7410068B2 JP7410068B2 JP2021036209A JP2021036209A JP7410068B2 JP 7410068 B2 JP7410068 B2 JP 7410068B2 JP 2021036209 A JP2021036209 A JP 2021036209A JP 2021036209 A JP2021036209 A JP 2021036209A JP 7410068 B2 JP7410068 B2 JP 7410068B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- substrate
- electro
- dielectric constant
- optic crystal
- 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.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 149
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 42
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 73
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 59
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 57
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 44
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 7
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-pyrazole-3-carboxylic acid Chemical compound CC1=CC(C(O)=O)=NN1 WSMQKESQZFQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- -1 Ta 2 O 5 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910004541 SiN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 140
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910016570 AlCu Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000007494 plate polishing Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
本発明は、接合体、光導波路基板および光変調器に係るものである。
ニオブ酸リチウムからなる光導波路基板を支持基板に対して接合した光変調器が知られている。例えば、特許文献１には、光導波路基板を光走査素子（光スキャナー）として利用する技術が開示されている。光導波路基板と支持基板との間には、金、銀、銅、アルミニウムからなる膜を設けることが記載されている。
また、特許文献２には、支持基板と光導波路基板とを酸化タンタル膜などを介して接合した光学素子が記載されており、支持基板と光導波路基板との間には導電膜を形成することが記載されている。
更に、特許文献３には、電気光学基板を支持基板に対して接合した電気光学素子が記載されている。更に、支持基板と電気光学基板との間には、金、銅、アルミニウムからなる導電膜を設けることが記載されている。
また、電気光学基板と支持基板の間に導電率の高い金、銀、銅などの金属材料を形成することで電磁波を吸収して基板共振を抑制することが開示されている（特許文献４）。
複合基板を用いた光変調器素子では、高周波での速度整合条件を達成し、低電圧動作を達成するためには、電気光学基板下に中間層（低誘電率層）を設ける必要があるが、最近の高周波化の進展に伴い、低誘電率層の厚さは数μm程度以上必要となって来ており、その厚みは更なる特性向上（高速かつ低電圧動作）を実現するために厚膜化する一方である。
しかしながら、光変調器素子の特性向上の為に低誘電率層の厚さを大きくすると、直接接合工程における搬送時の真空チャック不良による落下や接合時の端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれ、接合体の反りによる各種デバイス構造作製工程時の流動不可が多発することがわかった。
今後は特性向上のため低誘電率層はさらなる厚膜化の方向にあり、根本的な解決が必要となってきた。
今後は特性向上のため低誘電率層はさらなる厚膜化の方向にあり、根本的な解決が必要となってきた。
更に、光変調器素子は過酷な環境下で長時間使用されることが多い。このとき、素子を顕微鏡観察すると、支持基板から微細な膜剥がれないし浮きが発生していることがあり、性能に影響する。このため、高温で長時間保持したときに微細な膜剥がれないし浮きが生じないようにすることが求められる。
本発明の課題は、支持基板、電気光学結晶基板、低誘電率膜、支持基板上の接合層を備える接合体において、接合前の反りによる端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれ、接合体の反りによる各種デバイス構造作製工程時の流動不可を抑制し、かつ高温で長時間保持した膜剥がれを抑制することである。
本発明は、
支持基板、
前記支持基板の接合面上の接合層、
前記支持基板の前記接合面に対向する対向面を有する電気光学結晶基板、
前記電気光学結晶基板の材質の誘電率よりも低い誘電率の材質からなる低誘電率膜であって、前記電気光学結晶基板の前記対向面に設けられた低誘電率膜、
前記接合層と前記低誘電率膜との間に存在する反り補正膜であって、１００ＭＰａ以上、１２００ＭＰａ以下の引張応力が残留する反り補正膜、
前記反り補正膜と前記低誘電率膜との間に存在する第一の密着層、および
前記反り補正膜と前記接合層との間に存在する第二の密着層
を備えていることを特徴とする、支持基板と電気光学結晶基板との接合体に係るものである。
また、本発明は、
支持基板、
前記支持基板の接合面上の接合層、
前記支持基板の前記接合面に対向する対向面を有する電気光学結晶基板であって、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム、チタン酸リン酸カリウムまたはチタン酸ジルコン酸鉛からなり、厚さ１００μｍ以下、５０ｎｍ以上の電気光学結晶基板、
前記電気光学結晶基板の材質の誘電率よりも低い誘電率の材質であって、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、金属窒化物または金属膜から選択された材質からなり、前記電気光学結晶基板の前記対向面に設けられた厚さ２μｍ以上、２０μｍ以下の低誘電率膜、
前記接合層と前記低誘電率膜との間に存在する反り補正膜であって、１００ＭＰａ以上の引張応力が残留する反り補正膜、
前記反り補正膜と前記低誘電率膜との間に存在する第一の密着層、および
前記反り補正膜と前記接合層との間に存在する第二の密着層
を備えていることを特徴とする、支持基板と電気光学結晶基板との接合体に係るものである。
支持基板、
前記支持基板の接合面上の接合層、
前記支持基板の前記接合面に対向する対向面を有する電気光学結晶基板、
前記電気光学結晶基板の材質の誘電率よりも低い誘電率の材質からなる低誘電率膜であって、前記電気光学結晶基板の前記対向面に設けられた低誘電率膜、
前記接合層と前記低誘電率膜との間に存在する反り補正膜であって、１００ＭＰａ以上、１２００ＭＰａ以下の引張応力が残留する反り補正膜、
前記反り補正膜と前記低誘電率膜との間に存在する第一の密着層、および
前記反り補正膜と前記接合層との間に存在する第二の密着層
を備えていることを特徴とする、支持基板と電気光学結晶基板との接合体に係るものである。
また、本発明は、
支持基板、
前記支持基板の接合面上の接合層、
前記支持基板の前記接合面に対向する対向面を有する電気光学結晶基板であって、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム、チタン酸リン酸カリウムまたはチタン酸ジルコン酸鉛からなり、厚さ１００μｍ以下、５０ｎｍ以上の電気光学結晶基板、
前記電気光学結晶基板の材質の誘電率よりも低い誘電率の材質であって、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、金属窒化物または金属膜から選択された材質からなり、前記電気光学結晶基板の前記対向面に設けられた厚さ２μｍ以上、２０μｍ以下の低誘電率膜、
前記接合層と前記低誘電率膜との間に存在する反り補正膜であって、１００ＭＰａ以上の引張応力が残留する反り補正膜、
前記反り補正膜と前記低誘電率膜との間に存在する第一の密着層、および
前記反り補正膜と前記接合層との間に存在する第二の密着層
を備えていることを特徴とする、支持基板と電気光学結晶基板との接合体に係るものである。
また、本発明は、前記接合体、および
前記電気光学結晶中に設けられた光導波路
を備えていることを特徴とする、光導波路基板に係るものである。
前記電気光学結晶中に設けられた光導波路
を備えていることを特徴とする、光導波路基板に係るものである。
また、本発明は、前記光導波路基板、および
前記光導波路を伝搬する光を変調する電極
を備えていることを特徴とする、光変調器に係るものである。
前記光導波路を伝搬する光を変調する電極
を備えていることを特徴とする、光変調器に係るものである。
本発明者は、光変調器デバイス特性向上の為に低誘電率層の厚さを大きくすると、直接接合工程搬送時の真空チャック不良による落下や接合時の端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれ、接合体の反りによる各種デバイス構造作製工程時の流動不可が多発する原因を検討した。この結果、例えば図３（ａ）に図示するように、圧電性材料基板８Ａ上に低誘電率層７を設けたとき、低誘電率層７の厚さを大きくすると、低誘電率層７の成膜後に大きな圧縮応力が残留し、低誘電率膜７の表面が突出する方向に反った状態になる。図４（ｂ）に示すように、この低誘電率膜７上に導電膜１５および接合層３を設け、接合層３を支持基板２に対して接合すると、図４（ｃ）に示すように接合体１１Ａの外周部分に接合不良領域Ｂが生じていた。この結果、直接接合工程搬送時の真空チャック不良による落下や接合時の端部浮きが生じた。
更に、図６（ａ）に示すよう、圧電性材料基板８Ａを研磨加工して薄板化し、薄い圧電性材料基板８を残留させる。すると、このときにやはり外周部分に剥がれ領域Ｃが残留した。その上、接合体に反りが残り、各種デバイス構造作製工程時の流動不可が多発していた。
そこで、本発明者は、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、低誘電率層７と接合層３との間に、１００ＭＰａ以上の引張応力が残留する反り補正膜５を設けることを想到した。この結果、接合層３と支持基板２とを接合したときに、接合体１Ａの全体にわたって接合領域Ａとなり、外周部分に接合不良領域や剥がれ領域が生じないことがわかった。この結果、光変調器デバイス特性向上の為の低誘電率層の厚さを大きくしても、直接接合工程搬送時の真空チャック不良による落下や接合時の端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれ、接合体の反りによる各種デバイス構造作製工程時の流動不可が抑制されることを見いだした。
更には、反り補正膜５と低誘電率膜７との間に第一の密着層６を設け、かつ、反り補正膜５と接合層３との間に第二の密着層４を設けることによって、素子を高温で長時間保持したときの膜剥がれや膜浮きが抑制できることを見いだした。この理由は明確ではないが、微視的にみたときに反り補正膜の密着性が低く、膜剥がれや膜浮きの原因になっていたものと思われる。
図１（ａ）に示すように、本発明の実施形態に係る接合体１は、支持基板２、接合層３、第二の密着層４、反り補正膜５、第一の密着層６、低誘電率膜７および圧電性材料基板８が設けられている。また、図１（ｂ）の接合体２１は、支持基板２、接合層３、反り補正膜５Ａ、低誘電率膜７および圧電性材料基板８が設けられており、密着層が設けられていない。
図２は、参考例の接合体１１を示す。接合体１１は、支持基板２、接合層３、第二の密着層４、導電膜１５、第一の密着層６、低誘電率膜７および圧電性材料基板８が設けられている。
ここで、本発明の作用効果について更に述べる。
図３（ａ）に図示するように、圧電性材料基板８Ａ上に低誘電率層７を設けたとき、低誘電率層７の厚さを大きくすると、低誘電率層７の成膜後に大きな圧縮応力が残留し、低誘電率膜７の表面が突出する方向に反った状態になる。次いで、図４（ａ）に示すように、この低誘電率膜７上に、第一の密着層６、導電膜１５、第二の密着層４および接合層３を設けた状態でも、得られた接合体は、やはり接合層３が凸となるように反る。次いで、図４（ｂ）に示すように、この接合体の接合層３を支持基板２に対して接合すると、直接接合工程搬送時の真空チャック不良による落下が生ずることがあった。また、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、接合体１１Ａの外周部分に接合不良領域Ｂが生じていた。Ａは接合領域である。この結果として、いわゆる接合時の端部浮きが生じた。
図３（ａ）に図示するように、圧電性材料基板８Ａ上に低誘電率層７を設けたとき、低誘電率層７の厚さを大きくすると、低誘電率層７の成膜後に大きな圧縮応力が残留し、低誘電率膜７の表面が突出する方向に反った状態になる。次いで、図４（ａ）に示すように、この低誘電率膜７上に、第一の密着層６、導電膜１５、第二の密着層４および接合層３を設けた状態でも、得られた接合体は、やはり接合層３が凸となるように反る。次いで、図４（ｂ）に示すように、この接合体の接合層３を支持基板２に対して接合すると、直接接合工程搬送時の真空チャック不良による落下が生ずることがあった。また、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、接合体１１Ａの外周部分に接合不良領域Ｂが生じていた。Ａは接合領域である。この結果として、いわゆる接合時の端部浮きが生じた。
次いで、接合体１１Ａの圧電性材料基板８Ａを加工することで薄くする。例えば、図６（ａ）に示すように、圧電性材料基板８Ａを研磨加工して薄板化し、薄い圧電性材料基板８を残留させる。すると、この加工のときに、圧電性材料基板８の表面が凸となる方向に反りが生じてくるため、やはり外周部分に剥がれ領域Ｃが発生した。その上、接合体１１に反りが残るため、次の各種デバイス構造作製工程時の流動不可が多発していた。
そこで、本発明者は、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、低誘電率層７と接合層３との間に、１００ＭＰａ以上の引張応力が残留する反り補正膜５を設けてみた。ただし、本例の接合体１Ａでは、反り補正膜５の各主面上にそれぞれ密着層６、４を設けた。この結果、接合層３と支持基板２とを接合したときに、接合体１Ａの全体にわたって接合領域Ａとなり、外周部分に接合不良領域や剥がれ領域が生じないことがわかった。この結果、光変調器デバイス特性向上の為の低誘電率層の厚さを大きくしても、直接接合工程搬送時の真空チャック不良による落下や接合時の端部浮きが抑制された。
更に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、圧電性材料基板８Ａを研磨加工して薄板化し、薄い圧電性材料基板８を残留させる。すると、この加工のときにも、圧電性材料基板８の表面が凸となる方向の反りが抑制されるため、外周部分に剥がれ領域Ｃが発生しにくく、また次の各種デバイス構造作製工程時の流動不可も抑制可能であった。
以下、本発明の各構成要素について更に述べる。
支持基板の材質は特に限定されないが、シリコン、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム固溶体、サイアロン、サファイア、コージェライト、ムライト、透光性アルミナ、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化マグネシウム、石英、水晶、ガラス、窒化ガリウム、炭化シリコン、酸化ガリウムが好ましい。
支持基板の材質は特に限定されないが、シリコン、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム固溶体、サイアロン、サファイア、コージェライト、ムライト、透光性アルミナ、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化マグネシウム、石英、水晶、ガラス、窒化ガリウム、炭化シリコン、酸化ガリウムが好ましい。
支持基板を構成する材質の相対密度は、９０％以上であることが好ましく、１００％であってもよい。また、支持基板の製法は特に限定されないが、加圧焼結法によって相対密度を高くすることが好ましい。
本発明の観点からは、支持基板の厚さは200μｍ以上が好ましく、300μｍ以上が更に好ましい。また、支持基板の厚さの上限は特に限定の必要はないが、実際上は2000μｍ以下であってもよい。
本発明の観点からは、支持基板の厚さは200μｍ以上が好ましく、300μｍ以上が更に好ましい。また、支持基板の厚さの上限は特に限定の必要はないが、実際上は2000μｍ以下であってもよい。
接合層の材質は、Ta酸化膜、Si膜、Al酸化物が好ましい。また、接合層の厚さは５～５００ｎｍが好ましい。
低誘電率膜の材質は、電気光学結晶基板を構成する材質の誘電率よりも低い誘電率を有する材質であれば特に限定されない。低誘電率膜の材質としては、好ましくは、ＳｉＯ２、金属酸化物（Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等）、ＳｉＮ、金属窒化物（ＡｌＮ等）、金属膜であり、単層構造でもよく、多層構造でもよい。
本発明の観点からは、低誘電率膜の厚さは、２μｍ以上が好ましく、 ４μｍ以上が更に好ましい。また、接合時の浮きの観点からは、低誘電率膜の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましく、更には１５μｍ以下が好ましい。
低誘電率膜は、成膜後の残留応力が圧縮応力となる膜である。この圧縮応力は８００ＭＰａ以下であることが好ましく、１５０ＭＰａ以下であることが更に好ましい。ただし、残留応力は以下のようにして測定するものとする。
残留応力の測定は、薄膜を形成した基板の反りから算出する。成膜前のウエハの反り、成膜後のウエハの反りを測定し、成膜前後での反りの変化量δを求め、以下の計算式により残留応力σを求める。
ただし、Eは基板のヤング率、νは基板のポアソン比、ｔは基板の厚さ、ｔｆは薄膜の厚さ、ｌは基板の長さである。
残留応力の測定は、薄膜を形成した基板の反りから算出する。成膜前のウエハの反り、成膜後のウエハの反りを測定し、成膜前後での反りの変化量δを求め、以下の計算式により残留応力σを求める。
反り補正膜の材質は、ニッケル、クロム、銅、アルミニウム、モリブデンの純金属またはこれらの合金（例えばAlCu合金）であることが好ましい。
また、本発明の観点からは、反り補正膜の厚さは、500nm以上であることが好ましく、1000nm以上であることが更に好ましい。但し、補正膜が厚いことで逆向きに反ることを考慮すると、5000nm以下であることが好ましい。
また、本発明の観点からは、反り補正膜の厚さは、500nm以上であることが好ましく、1000nm以上であることが更に好ましい。但し、補正膜が厚いことで逆向きに反ることを考慮すると、5000nm以下であることが好ましい。
一般的に、光変調器を含め、電気光学素子では、支持基板の厚みを大きくするほど、電気光学素子の機械的強度（即ち、電気光学素子の機械的な強度）を高めることができる。その一方で、支持基板の厚みを大きくしていくと、電気光学素子を高周波帯域（例えば、１０ギガヘルツ以上）で使用したときに、素子内で電磁波が共振するおそれが高くなる。このような共振が発生すると、素子の出力信号に意図しないリップル（変動）が生じるなど、素子の正常な動作が妨げられる。
これに対して、反り補正膜の材質としてニッケルやクロムを用いた場合には、導電率が金よりも若干低いものの比較的に大きな特性を有することから、従来の貴金属を使ったものと同様に基板共振を十分に抑えられることがわかった。この観点からは、反り補正膜の材質がニッケルであることが特に好ましい。
これに対して、反り補正膜の材質としてニッケルやクロムを用いた場合には、導電率が金よりも若干低いものの比較的に大きな特性を有することから、従来の貴金属を使ったものと同様に基板共振を十分に抑えられることがわかった。この観点からは、反り補正膜の材質がニッケルであることが特に好ましい。
反り補正膜は、１００ＭＰａ以上の引張応力が残留する反り補正膜である必要がある。本発明の観点からは、反り補正膜に残留する引張応力は、１５０ＭＰａ以上であることが好ましく、２００ＭＰａ以上であることが更に好ましい。また、反り補正膜に残留する引張応力の上限は特に限定されないが、実際的には1200ＭＰａ以下であることが多い。
この引張応力は、前述した低誘電率膜の残留応力と同じ方法で測定する。
この引張応力は、前述した低誘電率膜の残留応力と同じ方法で測定する。
低誘電率膜の反りが更に大きくなった場合には、一層の反り補正膜だけでは反りを十分に補正できなくなるおそれがある。この場合は、反り補正膜を複数層設けることができる。この場合には、電気光学結晶基板に近い側の反り補正膜をニッケルによって形成することが、リップル防止という観点からは、特に好ましい。
第一の密着層の材質、第二の密着層の材質は、主として反り補正膜を構成する材質、特に金属との密着性の高い材質が好ましく、具体的には、クロム、チタン、モリブデンの純金属またはこれらの合金が好ましい。第一の密着層の材質、第二の密着層の材質がチタン純金属、モリブデン純金属、チタン合金、モリブデン合金またはクロム合金である場合には、膜剥がれおよび膜浮き抑制の観点から特に効果が高い。また、第一の密着層の厚さ、第二の密着層の厚さは、それぞれ、5nm～50nmが好ましく、15nm～50nmが更に好ましい。
低誘電率膜、第一の密着層、第二の密着層、反り補正膜、接合層の成膜方法は限定されないが、スパッタリング、化学的気相成長法（CVD）、蒸着を例示できる。
特に反り補正膜が前述の引張応力を有するようにするためには、例えば以下の条件を採用することが好ましい。
DCマグネトロンスパッタ：
ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、金属種毎に圧力、パワーを調整して成膜を実施する。以下、成膜条件と膜の残留応力を示す。
Ni： 0.2Pa 350Wで圧縮応力9MPa
0.6Pa 350Wで引張応力325MPa、
1.4Pa 350Wで引張応力380Mpa
Cr： 0.5Pa 400Wで引張応力770MPa
0.5Pa 150Wで引張応力890Mpa
Cu： 0.5Pa 400Wで引張応力50MPa
2.0Pa 400Wで引張応力220MPa。
Mo： 0.4Pa 400Wで引張応力450Mpa
0.6Pa 400Wで引張応力910Mpa.
AlCu： 0.5Pa 400Wで圧縮応力30Mpa
1.5Pa 400Wで圧縮応力30Mpa.
例えば、AlCu膜の場合には、成膜後に250℃におけるアニール処理を行うことにより、0.5Pa 400Wで引張応力170Mpa、1.5Pa 400Wで引張応力170MPaに変化する。
DCマグネトロンスパッタ：
ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、金属種毎に圧力、パワーを調整して成膜を実施する。以下、成膜条件と膜の残留応力を示す。
Ni： 0.2Pa 350Wで圧縮応力9MPa
0.6Pa 350Wで引張応力325MPa、
1.4Pa 350Wで引張応力380Mpa
Cr： 0.5Pa 400Wで引張応力770MPa
0.5Pa 150Wで引張応力890Mpa
Cu： 0.5Pa 400Wで引張応力50MPa
2.0Pa 400Wで引張応力220MPa。
Mo： 0.4Pa 400Wで引張応力450Mpa
0.6Pa 400Wで引張応力910Mpa.
AlCu： 0.5Pa 400Wで圧縮応力30Mpa
1.5Pa 400Wで圧縮応力30Mpa.
例えば、AlCu膜の場合には、成膜後に250℃におけるアニール処理を行うことにより、0.5Pa 400Wで引張応力170Mpa、1.5Pa 400Wで引張応力170MPaに変化する。
電気光学結基板の材質は、電気光学効果を奏する材質であれば限定されないが、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム、KTP（チタン酸リン酸カリウム）、PZT（チタン酸ジルコン酸鉛）が好ましい。
また、電気光学結晶基板の厚さは、各種のデバイス、特に光学素子の特性向上という観点からは、１００μｍ以下が好ましく、５μｍ以下が更に好ましい。また、加工し易さの観点からは、電気光学結晶基板の厚さは、５０ｎｍ以上が好ましい。
圧電性材料基板上に反り補正膜を形成した後の接合体（支持基板に接合する前）の反りは、本発明の観点からは、２００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以下であることが更に好ましい。これにより、電気光学結晶基板の剥がれが少なく、デバイス作製工程での特にパターン形成工程でのチャックやピント合わせ不良が少なくすることができる。
また、電気光学結晶基板を薄板化加工した後の接合体の反りは、その後のリッジ形成や電極形成時のパターニング等の工程の観点から、１５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることが更に好ましい。
また、接合層は、支持基板２上に設けてもよく、この場合には、支持基板２上の接合層を第二の密着層４または反り補正膜５と直接接合することができる。あるいは、接合層は、第二の密着層４または反り補正膜５上に設けても良く、この場合には接合層と支持基板２とを直接接合することができる。あるいは、接合層を支持基板２上に設けるとともに、第二の密着層４または反り補正膜５上にも設けることができ、この場合には、支持基板２上の接合層と第二の密着層４または反り補正膜５上の接合層とを直接接合することができる。
中性化原子ビームによる表面活性化の際には、好ましくは、接合すべき各表面を平坦化して平坦面を得る。ここで、各表面を平坦化する方法は、ラップ(lap)研磨、化学機械研磨加工(CMP)などがある。また、平坦面は、Ra≦1nmが好ましく、0.3nm以下にすると更に好ましい。
次いで、研磨剤の残渣や加工変質層の除去のため、各表面を洗浄する。表面を洗浄する方法は、ウエット洗浄、ドライ洗浄、スクラブ洗浄などがあるが、簡便かつ効率的に清浄表面を得るためには、スクラブ洗浄が好ましい。この際には、洗浄液としてサンウオッシュLH540を用いた後に、アセトンとＩＰＡの混合溶液を用いてスクラブ洗浄機にて洗浄することが特に好ましい。
次いで、各表面に中性化ビームを照射することで、各表面を活性化する。
中性化ビームによる表面活性化を行う際には、ビーム源として、サドルフィールド型の高速原子ビーム源を使用する。そして、チャンバーに不活性ガスを導入し、電極へ直流電源から高電圧を印加する。これにより、電極（正極）と筺体（負極）との間に生じるサドルフィールド型の電界により、電子ｅが運動して、不活性ガスによる原子とイオンのビームが生成される。グリッドに達したビームのうち、イオンビームはグリッドで中和されるので、中性原子のビームが高速原子ビーム源から出射される。ビームを構成する原子種は、不活性ガス（アルゴン、窒素等）が好ましい。
ビーム照射による活性化時の電圧は0.5～2.0kVとすることが好ましく、電流は50～200mAとすることが好ましい。
中性化ビームによる表面活性化を行う際には、ビーム源として、サドルフィールド型の高速原子ビーム源を使用する。そして、チャンバーに不活性ガスを導入し、電極へ直流電源から高電圧を印加する。これにより、電極（正極）と筺体（負極）との間に生じるサドルフィールド型の電界により、電子ｅが運動して、不活性ガスによる原子とイオンのビームが生成される。グリッドに達したビームのうち、イオンビームはグリッドで中和されるので、中性原子のビームが高速原子ビーム源から出射される。ビームを構成する原子種は、不活性ガス（アルゴン、窒素等）が好ましい。
ビーム照射による活性化時の電圧は0.5～2.0kVとすることが好ましく、電流は50～200mAとすることが好ましい。
次いで、真空雰囲気で、活性化された表面同士を接触させ、接合する。この際の温度は常温であるが、具体的には40℃以下が好ましく、30℃以下が更に好ましい。また、接合時の温度は20℃以上、25℃以下が特に好ましい。接合時の圧力は、100～20000Nが好ましい。
電気光学結晶基板を加工することによって、リッジ型光導波路やスラブ型光導波路を設けることができる。金属拡散法やプロトン交換法によって金属イオンやプロトンを電気光学結晶基板に拡散させることによって、光導波路を生成させてもよい。
また、電気光学結晶基板上にバッファ層を介して変調電極を形成することによって、光変調器を得ることができる。また、同様にしてスイッチング素子や光スキャナを作製することもできる。
（比較例１）
厚み250μmのニオブ酸リチウム単結晶からなる圧電性材料基板８Ａ上に、低誘電率膜７としてＳｉＯ２を5000nm成膜した。この結果、ＳｉＯ２の圧縮応力により、成膜面を上にした際に凸形状で270μmの反りが発生した（図３（ａ））。その上に、反り補正膜を設けることなく、接合層３としてＴａ２Ｏ５（厚さ３０ｎｍ）を成膜し、表面平坦化研磨後、厚み350μmのＳｉからなる支持基板２と直接接合した。
厚み250μmのニオブ酸リチウム単結晶からなる圧電性材料基板８Ａ上に、低誘電率膜７としてＳｉＯ２を5000nm成膜した。この結果、ＳｉＯ２の圧縮応力により、成膜面を上にした際に凸形状で270μmの反りが発生した（図３（ａ））。その上に、反り補正膜を設けることなく、接合層３としてＴａ２Ｏ５（厚さ３０ｎｍ）を成膜し、表面平坦化研磨後、厚み350μmのＳｉからなる支持基板２と直接接合した。
次いで、電気光学結晶基板８Ａを研磨し、薄膜化し、厚さ９００ｎｍとした。次いで、電気光学結晶基板８にリッジ型光導波路および測定用電極パターンを形成し、特性評価を実施した。評価結果を表１に示す。
すなわち、電気光学結晶基板の薄板化加工後の反りは195μｍであった。そして、接合前の反りによる端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれが発生した（剥がれ比率50％）。そして、接合体の反りによるデバイス構造作製工程時の流動不可も生じ、最終的な加工歩留りは全体の72％であった。また流動できた素子の高周波特性をネットワークアナライザーで測定した結果、透過特性S21に４０ＧＨｚ以下の周波数でリップルが発生した。
更に、電気光学結晶基板８Ａを研磨し、薄膜化し、厚さ９００ｎｍとした接合体を、素子形状にカットし、信頼性試験として８０℃、５００時間の高温保持試験を行った後に、顕微鏡観察（倍率200倍）にて微小の膜剥がれ、膜浮きの有無を観察した。
この結果、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれ、膜浮きが発生していた。
更に、電気光学結晶基板８Ａを研磨し、薄膜化し、厚さ９００ｎｍとした接合体を、素子形状にカットし、信頼性試験として８０℃、５００時間の高温保持試験を行った後に、顕微鏡観察（倍率200倍）にて微小の膜剥がれ、膜浮きの有無を観察した。
この結果、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれ、膜浮きが発生していた。
（比較例２）
比較例１と同様にして光変調器を試作し、各種特性を測定した。
ただし、本例では、低誘電率膜７上に、第一の密着層６、導電膜１５および第二の密着層４を形成した。各密着層は、厚さ20ｎｍのクロム膜とし、DCマグネトロンスパッタ法によって形成した。導電膜１５の引張応力は５０ＭＰａである。導電膜５は、厚さ1500ｎｍの銅膜とした。導電膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力0.5Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
比較例１と同様にして光変調器を試作し、各種特性を測定した。
ただし、本例では、低誘電率膜７上に、第一の密着層６、導電膜１５および第二の密着層４を形成した。各密着層は、厚さ20ｎｍのクロム膜とし、DCマグネトロンスパッタ法によって形成した。導電膜１５の引張応力は５０ＭＰａである。導電膜５は、厚さ1500ｎｍの銅膜とした。導電膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力0.5Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
この結果、電気光学結晶基板の薄板化加工後の反りは１６８μｍであった。そして、接合前の反りによる端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれが発生した（剥がれ比率３１％）。そして、接合体の反りによるデバイス構造作製工程時の流動不可も生じ、最終的な加工歩留りは全体の72％であった。また流動できた素子の高周波特性をネットワークアナライザーで測定した結果、透過特性S21に４０ＧＨｚ以下の周波数でリップルは発生しなかった。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれは発生していなかった。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれは発生していなかった。
（比較例３）
比較例１と同様にして光変調器を試作した。
ただし、本例では、低誘電率膜７上に、反り補正膜５を形成した。反り補正膜の引張応力は１５０ＭＰａである。反り補正膜５は、厚さ1500ｎｍの銅膜とした。反り補正膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力1.7Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
比較例１と同様にして光変調器を試作した。
ただし、本例では、低誘電率膜７上に、反り補正膜５を形成した。反り補正膜の引張応力は１５０ＭＰａである。反り補正膜５は、厚さ1500ｎｍの銅膜とした。反り補正膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力1.7Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
この結果、電気光学結晶基板の薄板化加工後の反りは119μｍであった。そして、接合前の反りによる端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれの比率は低かった（剥がれ比率8％）。そして、接合体の反りによるデバイス構造作製工程時の流動不可も生じたが、最終的な加工歩留りは全体の92％であった。また流動できた素子の高周波特性をネットワークアナライザーで測定した結果、透過特性S21に４０ＧＨｚ以下の周波数でリップルは発生しなかった。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれが発生していた。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれが発生していた。
（実施例１）
比較例２と同様にして光変調器を試作した。
ただし、比較例２と異なり、低誘電率膜７上に、第一の密着層６、反り補正膜５および第二の密着層４を形成した。各密着層は、厚さ20ｎｍのクロム膜とし、スパッタ成膜法によって形成した。反り補正膜の引張応力は１００ＭＰａである。反り補正膜５は、厚さ1500ｎｍの銅膜とした。反り補正膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力1.3Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
比較例２と同様にして光変調器を試作した。
ただし、比較例２と異なり、低誘電率膜７上に、第一の密着層６、反り補正膜５および第二の密着層４を形成した。各密着層は、厚さ20ｎｍのクロム膜とし、スパッタ成膜法によって形成した。反り補正膜の引張応力は１００ＭＰａである。反り補正膜５は、厚さ1500ｎｍの銅膜とした。反り補正膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力1.3Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
この結果、電気光学結晶基板の薄板化加工後の反りは145μｍであった。そして、接合前の反りによる端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれの比率は低かった（剥がれ比率17％）。そして、接合体の反りによるデバイス構造作製工程時の流動不可も生じたが、最終的な加工歩留りは全体の84％であった。また流動できた素子の高周波特性をネットワークアナライザーで測定した結果、透過特性S21に４０ＧＨｚ以下の周波数でリップルは発生しなかった。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれは発生していなかった。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれは発生していなかった。
（実施例２）
実施例１と同様にして光変調器を試作した。
ただし、反り補正膜の引張応力は１５０ＭＰａである。反り補正膜５は、厚さ1500ｎｍの銅膜とした。反り補正膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力1.7Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
実施例１と同様にして光変調器を試作した。
ただし、反り補正膜の引張応力は１５０ＭＰａである。反り補正膜５は、厚さ1500ｎｍの銅膜とした。反り補正膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット－基板距離 155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力1.7Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
この結果、電気光学結晶基板の薄板化加工後の反りは120μｍであった。そして、接合前の反りによる端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれの比率は低かった（剥がれ比率8％）。そして、接合体の反りによるデバイス構造作製工程時の流動不可も生じたが、最終的な加工歩留りは全体の92％であった。また流動できた素子の高周波特性をネットワークアナライザーで測定した結果、透過特性S21に４０ＧＨｚ以下の周波数でリップルは発生しなかった。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれは発生していなかった。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれは発生していなかった。
（実施例３）
実施例１と同様にして光変調器を試作した。
ただし、反り補正膜の引張応力は２２０ＭＰａである。反り補正膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット-基板距離155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力2.0Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
実施例１と同様にして光変調器を試作した。
ただし、反り補正膜の引張応力は２２０ＭＰａである。反り補正膜５の成膜条件は、DCマグネトロンスパッタ、ターゲット-基板距離155mm、ターゲットサイズφ100mmのオフセット成膜装置にて、Ar雰囲気で、圧力2.0Pa、パワー400Wとして成膜を実施した。
この結果、電気光学結晶基板の薄板化加工後の反りは８５μｍであった。そして、接合前の反りによる端部浮き、薄板研磨時の圧電性材料基板の剥がれの比率は低かった（剥がれ比率０％）。そして、接合体の反りによるデバイス構造作製工程時の流動不可も生じたが、最終的な加工歩留りは全体の98％であった。また流動できた素子の高周波特性をネットワークアナライザーで測定した結果、透過特性S21に４０ＧＨｚ以下の周波数でリップルは発生しなかった。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれは発生していなかった。
また、８０℃、５００時間の高温保持試験を行った接合体を、顕微鏡にて確認したところ、微小な膜剥がれは発生していなかった。
Claims (10)
- 支持基板、
前記支持基板の接合面上の接合層、
前記支持基板の前記接合面に対向する対向面を有する電気光学結晶基板、
前記電気光学結晶基板の材質の誘電率よりも低い誘電率の材質からなる低誘電率膜であって、前記電気光学結晶基板の前記対向面に設けられた低誘電率膜、
前記接合層と前記低誘電率膜との間に存在する反り補正膜であって、１００ＭＰａ以上、１２００ＭＰａ以下の引張応力が残留する反り補正膜、
前記反り補正膜と前記低誘電率膜との間に存在する第一の密着層、および
前記反り補正膜と前記接合層との間に存在する第二の密着層
を備えていることを特徴とする、支持基板と電気光学結晶基板との接合体。
- 支持基板、
前記支持基板の接合面上の接合層、
前記支持基板の前記接合面に対向する対向面を有する電気光学結晶基板であって、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム、チタン酸リン酸カリウムまたはチタン酸ジルコン酸鉛からなり、厚さ１００μｍ以下、５０ｎｍ以上の電気光学結晶基板、
前記電気光学結晶基板の材質の誘電率よりも低い誘電率の材質であって、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、金属窒化物または金属膜から選択された材質からなり、前記電気光学結晶基板の前記対向面に設けられた厚さ２μｍ以上、２０μｍ以下の低誘電率膜、
前記接合層と前記低誘電率膜との間に存在する反り補正膜であって、１００ＭＰａ以上の引張応力が残留する反り補正膜、
前記反り補正膜と前記低誘電率膜との間に存在する第一の密着層、および
前記反り補正膜と前記接合層との間に存在する第二の密着層
を備えていることを特徴とする、支持基板と電気光学結晶基板との接合体。
- 前記反り補正膜が、ニッケル、クロム、銅、アルミニウム、モリブデンおよびこれらの合金からなる群より選ばれた材質からなることを特徴とする、請求項１または２記載の接合体。
- 前記反り補正膜の厚さが５００ｎｍ以上、５０００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項３記載の接合体。
- 前記第一の密着層および前記第二の密着層の材質がそれぞれクロム、チタン、モリブデンの純金属またはこれらの合金であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一つの請求項に記載の接合体。
- 前記接合層の材質が、Ta酸化膜、Si膜またはAl酸化物であり、前記接合層の厚さが５ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一つの請求項に記載の接合体。
- 前記支持基板の材質が、シリコン、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムまたはニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム固溶体、サイアロン、サファイア、コージェライト、ムライト、透光性アルミナ、窒化アルミニウム、窒化シリコン、酸化マグネシウム、石英、水晶、ガラス、窒化ガリウム、炭化シリコンまたは酸化ガリウムであり、前記支持基板の厚さが、２０0μｍ以上、２０００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一つの請求項に記載の接合体。
- 反りが１５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１～7のいずれか一つの請求項に記載の接合体。
- 請求項１～８のいずれか一つの請求項に記載の接合体、および
前記電気光学結晶基板中に設けられた光導波路
を備えていることを特徴とする、光導波路基板。
- 請求項９記載の光導波路基板、および
前記光導波路を伝搬する光を変調する電極
を備えていることを特徴とする、光変調器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020045324 | 2020-03-16 | ||
| JP2020045324 | 2020-03-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021149103A JP2021149103A (ja) | 2021-09-27 |
| JP7410068B2 true JP7410068B2 (ja) | 2024-01-09 |
Family
ID=77848698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021036209A Active JP7410068B2 (ja) | 2020-03-16 | 2021-03-08 | 接合体、光導波路基板および光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7410068B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117872544B (zh) * | 2024-03-12 | 2024-05-14 | 中国科学院半导体研究所 | 硅-锆钛酸铅异质光电融合单片集成系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003156723A (ja) | 2001-09-05 | 2003-05-30 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路デバイス、光変調器、光変調器の実装構造および光導波路基板の支持部材 |
| JP2004145261A (ja) | 2002-05-31 | 2004-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学素子およびその製造方法 |
| JP2011043576A (ja) | 2009-08-19 | 2011-03-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 石英系光導波路の作製方法 |
| US20180082960A1 (en) | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Ii-Vi Optoelectronic Devices, Inc. | Metallic, tunable thin film stress compensation for epitaxial wafers |
| JP2018188336A (ja) | 2017-05-08 | 2018-11-29 | Ａｇｃ株式会社 | 積層ガラス、積層基板および積層基板の製造方法 |
| JP2019105808A (ja) | 2017-12-14 | 2019-06-27 | 日本電信電話株式会社 | 光学素子およびその製造方法 |
| WO2019180922A1 (ja) | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 日本碍子株式会社 | 電気光学素子のための複合基板 |
| JP6646187B1 (ja) | 2018-11-08 | 2020-02-14 | 日本碍子株式会社 | 電気光学素子のための複合基板とその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3372745B2 (ja) * | 1996-02-29 | 2003-02-04 | 京セラ株式会社 | 光電子混在基板 |
-
2021
- 2021-03-08 JP JP2021036209A patent/JP7410068B2/ja active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003156723A (ja) | 2001-09-05 | 2003-05-30 | Ngk Insulators Ltd | 光導波路デバイス、光変調器、光変調器の実装構造および光導波路基板の支持部材 |
| JP2004145261A (ja) | 2002-05-31 | 2004-05-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学素子およびその製造方法 |
| JP2011043576A (ja) | 2009-08-19 | 2011-03-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 石英系光導波路の作製方法 |
| US20180082960A1 (en) | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Ii-Vi Optoelectronic Devices, Inc. | Metallic, tunable thin film stress compensation for epitaxial wafers |
| JP2018188336A (ja) | 2017-05-08 | 2018-11-29 | Ａｇｃ株式会社 | 積層ガラス、積層基板および積層基板の製造方法 |
| JP2019105808A (ja) | 2017-12-14 | 2019-06-27 | 日本電信電話株式会社 | 光学素子およびその製造方法 |
| WO2019180922A1 (ja) | 2018-03-23 | 2019-09-26 | 日本碍子株式会社 | 電気光学素子のための複合基板 |
| JP6646187B1 (ja) | 2018-11-08 | 2020-02-14 | 日本碍子株式会社 | 電気光学素子のための複合基板とその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021149103A (ja) | 2021-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI660580B (zh) | Joining method | |
| TWI672839B (zh) | 接合方法 | |
| US9385301B2 (en) | Method for manufacturing composite piezoelectric substrate | |
| US11139427B2 (en) | Bonded body and elastic wave element | |
| US11632093B2 (en) | Acoustic wave devices and a method of producing the same | |
| US11637541B2 (en) | Joined body and elastic wave element | |
| US11984870B2 (en) | Bonded body and acoustic wave element | |
| KR102218934B1 (ko) | 접합체 | |
| US11133788B2 (en) | Bonded body and elastic wave element | |
| TW201947070A (zh) | 壓電性材料基板與支持基板的接合體 | |
| CN112154368A (zh) | 电光元件用的复合基板及其制造方法 | |
| JP7410068B2 (ja) | 接合体、光導波路基板および光変調器 | |
| US20220149811A1 (en) | Bonded body and acoustic wave element | |
| TW201918565A (zh) | 壓電薄膜元件 | |
| US11791795B2 (en) | Bonded body of piezoelectric material substrate and supporting substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221018 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230530 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230605 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230726 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231011 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231108 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231221 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7410068 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |