JPH06130239A - プロトン交換導波路を用いた光集積回路及びその作製方法。 - Google Patents
プロトン交換導波路を用いた光集積回路及びその作製方法。Info
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- JPH06130239A JPH06130239A JP3358517A JP35851791A JPH06130239A JP H06130239 A JPH06130239 A JP H06130239A JP 3358517 A JP3358517 A JP 3358517A JP 35851791 A JP35851791 A JP 35851791A JP H06130239 A JPH06130239 A JP H06130239A
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- buffer layer
- waveguide
- substrate
- exchange waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プロトン交換導波路を用いた光集積回路にお
いて、アニールを施したＳｉＯ2 のバッファ層を用い
る。 【構成】 ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 基板にプロ
トン交換導波路用マスクとしてＳｉＯ2 のバッファ層を
成膜し、該バッファ層にアニールを施し、次いでプロト
ン交換導波路を基板中に形成し、バッファ層上に電極を
形成する。
いて、アニールを施したＳｉＯ2 のバッファ層を用い
る。 【構成】 ＬｉＮｂＯ3 またはＬｉＴａＯ3 基板にプロ
トン交換導波路用マスクとしてＳｉＯ2 のバッファ層を
成膜し、該バッファ層にアニールを施し、次いでプロト
ン交換導波路を基板中に形成し、バッファ層上に電極を
形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＳｉＯ2 バッファ層を
有するプロトン交換導波路を用いた光集積回路及びその
作製方法に関する。
有するプロトン交換導波路を用いた光集積回路及びその
作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ
Ｏ3 ）及びタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）結晶基
板を用いた光集積回路は、金属Ｔｉを約１０００°Ｃで
拡散し、導波路を得るＴｉ拡散法により作製してきた。
最近、導波路自体が偏光子機能を有すること、作製プロ
セスが簡便であること等の理由により、プロトン交換法
によって作製した導波路を用いることへの要望が高まっ
ている。
Ｏ3 ）及びタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3 ）結晶基
板を用いた光集積回路は、金属Ｔｉを約１０００°Ｃで
拡散し、導波路を得るＴｉ拡散法により作製してきた。
最近、導波路自体が偏光子機能を有すること、作製プロ
セスが簡便であること等の理由により、プロトン交換法
によって作製した導波路を用いることへの要望が高まっ
ている。
【０００３】通常、導波路型電気光学デバイスでは、電
極金属による光損失を抑制するため、導波路作製後に絶
縁体のバッファ層を成膜した後に電極金属を装荷する。
この場合、ＤＣドリフトと呼ばれる現象が発生する。こ
のＤＣドリフト現象はＳｉＯ2 などの酸化物のバッファ
層成膜時に酸素欠損が生じ、その結果、膜自体の抵抗が
小さくなり、この酸化膜上に電極を装荷し直流電圧を印
加した場合、電界を打ち消す方向に電荷が移動し素子の
動作電圧が時間と共に変化してしまう現象である。ＤＣ
ドリフトを抑制するには、酸化物の成膜後に酸素欠損を
補うためのアニールを、水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で
行う必要がある。
極金属による光損失を抑制するため、導波路作製後に絶
縁体のバッファ層を成膜した後に電極金属を装荷する。
この場合、ＤＣドリフトと呼ばれる現象が発生する。こ
のＤＣドリフト現象はＳｉＯ2 などの酸化物のバッファ
層成膜時に酸素欠損が生じ、その結果、膜自体の抵抗が
小さくなり、この酸化膜上に電極を装荷し直流電圧を印
加した場合、電界を打ち消す方向に電荷が移動し素子の
動作電圧が時間と共に変化してしまう現象である。ＤＣ
ドリフトを抑制するには、酸化物の成膜後に酸素欠損を
補うためのアニールを、水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で
行う必要がある。
【０００４】例えば、Ｔｉ拡散法では、ＳｉＯ2 をバッ
ファ層として導波路上に成膜した後、バッファ層を６０
０〜７００°Ｃの水蒸気を含んだ酸素雰囲気中でアニー
ルを行っている。
ファ層として導波路上に成膜した後、バッファ層を６０
０〜７００°Ｃの水蒸気を含んだ酸素雰囲気中でアニー
ルを行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、プロトン交換
導波路の場合、Ｔｉ拡散導波路と同様にして高温でバッ
ファ層のアニールを行うと、プロトンが基板中に拡散
し、導波路としての機能を失ってしまう。その理由は、
ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 基板中ではプロトンの拡
散係数が大きいためである。したがって、これまでは、
アニールを行ってないバッファ層を用いてきた。このた
め、ＤＣドリフト現象が発生し、問題となっていた。
導波路の場合、Ｔｉ拡散導波路と同様にして高温でバッ
ファ層のアニールを行うと、プロトンが基板中に拡散
し、導波路としての機能を失ってしまう。その理由は、
ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 基板中ではプロトンの拡
散係数が大きいためである。したがって、これまでは、
アニールを行ってないバッファ層を用いてきた。このた
め、ＤＣドリフト現象が発生し、問題となっていた。
【０００６】なお、参考までに、図５を参照して、バッ
ファ層のアニールを行わない従来例の具体的な方法を説
明する。最初に、ＬｉＮｂＯ3 基板１上にフォトリソグ
ラフィーによりレジストパターン２を形成する（ステッ
プＡ）。次に、この基板１上にＡｌ溥膜（２０００オン
グストローム）を成膜し（ステップＢ）、プロトン交換
用Ａｌマスク３を作製する（ステップＣ）。作製後、安
息香酸溶液中でプロトン交換を２００°Ｃで行い（ステ
ップＤ）、プロトン交換用Ａｌマスク３を除去した（ス
テップＥ）後、プロトン交換導波路４のアニールを３５
０°Ｃで行う（ステップＦ）。その後、バッファ層５
（ＳｉＯ2 ２０００オングストローム）を成膜する
（ステップＧ）。このとき既にプロトン交換導波路４が
形成されているのでバッファ層のアニールは行わず、、
電極６を装荷する（ステップＨ）。
ファ層のアニールを行わない従来例の具体的な方法を説
明する。最初に、ＬｉＮｂＯ3 基板１上にフォトリソグ
ラフィーによりレジストパターン２を形成する（ステッ
プＡ）。次に、この基板１上にＡｌ溥膜（２０００オン
グストローム）を成膜し（ステップＢ）、プロトン交換
用Ａｌマスク３を作製する（ステップＣ）。作製後、安
息香酸溶液中でプロトン交換を２００°Ｃで行い（ステ
ップＤ）、プロトン交換用Ａｌマスク３を除去した（ス
テップＥ）後、プロトン交換導波路４のアニールを３５
０°Ｃで行う（ステップＦ）。その後、バッファ層５
（ＳｉＯ2 ２０００オングストローム）を成膜する
（ステップＧ）。このとき既にプロトン交換導波路４が
形成されているのでバッファ層のアニールは行わず、、
電極６を装荷する（ステップＨ）。
【０００７】したがって、本発明は、アニールを施した
ＳｉＯ2 膜をバッファ層とするプロトン交換導波路を用
いた光集積回路及びその作製方法を提供することにあ
る。
ＳｉＯ2 膜をバッファ層とするプロトン交換導波路を用
いた光集積回路及びその作製方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 基板
と、該基板中に形成したプロトン交換導波路と、前記基
板上に配置したアニールを施したＳｉＯ2 のバッファ層
とを有することを特徴とする光集積回路を採用するもの
である。
めに、本発明は、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 基板
と、該基板中に形成したプロトン交換導波路と、前記基
板上に配置したアニールを施したＳｉＯ2 のバッファ層
とを有することを特徴とする光集積回路を採用するもの
である。
【０００９】また、本発明は、ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴ
ａＯ3 基板上にＳｉＯ2 バッファ層を成膜し、該バッフ
ァ層にアニールを施し、その後プロトン交換導波路を前
記基板中に形成することを特徴とする光集積回路の作製
方法を採用するものである。
ａＯ3 基板上にＳｉＯ2 バッファ層を成膜し、該バッフ
ァ層にアニールを施し、その後プロトン交換導波路を前
記基板中に形成することを特徴とする光集積回路の作製
方法を採用するものである。
【００１０】
【作用】本発明では、プロトン交換導波路を作製する前
工程において、ＳｉＯ2 をマスク材として用い、そのＳ
ｉＯ2 をアニールするものである。そして、アニールし
たＳｉＯ2 膜をバッファ層として用いるため、ＳｉＯ2
膜の酸素欠損を補われており、ＤＣドリフトを抑制する
ことができる。
工程において、ＳｉＯ2 をマスク材として用い、そのＳ
ｉＯ2 をアニールするものである。そして、アニールし
たＳｉＯ2 膜をバッファ層として用いるため、ＳｉＯ2
膜の酸素欠損を補われており、ＤＣドリフトを抑制する
ことができる。
【００１１】
【実施例】次に、図面を参照して、本発明のプロトン交
換導波路を用いた光集積回路及びその作製方法を説明す
る。図１は、その作製方法の工程を示す図である。図１
において、最初に、図５に示した従来例の最初の工程と
同様に、ＬｉＮｂＯ3 基板１上にレジストパターン２を
形成する（ステップＡ）。この基板上にＳｉＯ2 （２０
００オングストローム）を成膜し（ステップＢ）、バッ
ファ層５を作製する（ステップＣ）。この時点でＳｉＯ
2 膜を、６００〜７００°Ｃの水蒸気を含んだ酸素雰囲
気中でアニールを行い（ステップＤ）、ＳｉＯ2 膜の酸
素欠損を解消する。アニール終了後プロトン交換を２０
０°Ｃで行い（ステップＥ）、次いでプロトン交換導波
路４のアニールを３５０°Ｃで行う（ステップＦ）。そ
の後、電極６を装荷する（ステップＧ）。
換導波路を用いた光集積回路及びその作製方法を説明す
る。図１は、その作製方法の工程を示す図である。図１
において、最初に、図５に示した従来例の最初の工程と
同様に、ＬｉＮｂＯ3 基板１上にレジストパターン２を
形成する（ステップＡ）。この基板上にＳｉＯ2 （２０
００オングストローム）を成膜し（ステップＢ）、バッ
ファ層５を作製する（ステップＣ）。この時点でＳｉＯ
2 膜を、６００〜７００°Ｃの水蒸気を含んだ酸素雰囲
気中でアニールを行い（ステップＤ）、ＳｉＯ2 膜の酸
素欠損を解消する。アニール終了後プロトン交換を２０
０°Ｃで行い（ステップＥ）、次いでプロトン交換導波
路４のアニールを３５０°Ｃで行う（ステップＦ）。そ
の後、電極６を装荷する（ステップＧ）。
【００１２】次に、図５及び図１の従来例及び本発明の
作製方法でプロトン交換導波路を用いた光集積回路作製
し、ＤＣドリフトの発生を比較した。ＤＣドリフトの評
価方法は下記のように行った。
作製方法でプロトン交換導波路を用いた光集積回路作製
し、ＤＣドリフトの発生を比較した。ＤＣドリフトの評
価方法は下記のように行った。
【００１３】最初に、図２を参照して、作製したプロト
ン交換導波路を用いた光集積回路の構成を説明する。図
２において、符号１、４及び６は、それぞれ、図５及び
図１に関連して既に説明したＬｉＮｂＯ3 基板、プロト
ン交換導波路及電極を示す。示す。また、７は光変調器
を示し、この変調器７は、分岐した導波路４の１つの両
側に配置された２つの電極６に電圧を印加するようにな
っている。
ン交換導波路を用いた光集積回路の構成を説明する。図
２において、符号１、４及び６は、それぞれ、図５及び
図１に関連して既に説明したＬｉＮｂＯ3 基板、プロト
ン交換導波路及電極を示す。示す。また、７は光変調器
を示し、この変調器７は、分岐した導波路４の１つの両
側に配置された２つの電極６に電圧を印加するようにな
っている。
【００１４】この光変調器に図３ａに示す電圧（ステッ
プ電圧）を印加すると、光出力は図３ｂに示すように変
化する。このとき、図３ｃに示す電圧−光出力特性を得
た。図４において、ΔＶは、印加電圧Ｖに対するドリフ
ト電圧である。さらに、図４に印加電圧Ｖを−１５〜１
５Ｖの範囲で測定したドリフト電圧を示す。図４から明
らかなように、従来例の素子ではΔＶ／Ｖで定義される
ドリフト量は、−０．１３であるのに対し、本発明の素
子は−０．０２と約１／７に抑制されていることがわか
る。
プ電圧）を印加すると、光出力は図３ｂに示すように変
化する。このとき、図３ｃに示す電圧−光出力特性を得
た。図４において、ΔＶは、印加電圧Ｖに対するドリフ
ト電圧である。さらに、図４に印加電圧Ｖを−１５〜１
５Ｖの範囲で測定したドリフト電圧を示す。図４から明
らかなように、従来例の素子ではΔＶ／Ｖで定義される
ドリフト量は、−０．１３であるのに対し、本発明の素
子は−０．０２と約１／７に抑制されていることがわか
る。
【００１５】実施例として、基板としてＬｉＮｂＯ3 を
用いたものも説明したが、ＬｉＴａＯ3 を基板として用
いる場合も同様な作製プロセスによってプロトン交換導
波路が作製できることが知られている。また、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板を用いた場合と同様のＤＣドリフト現象が見ら
れる。本発明は、バッファ層に起因する現象とその抑制
に関するものであるから、ＬｉＴａＯ3 基板を用いたプ
ロトン交換導波路にも適用できる。
用いたものも説明したが、ＬｉＴａＯ3 を基板として用
いる場合も同様な作製プロセスによってプロトン交換導
波路が作製できることが知られている。また、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板を用いた場合と同様のＤＣドリフト現象が見ら
れる。本発明は、バッファ層に起因する現象とその抑制
に関するものであるから、ＬｉＴａＯ3 基板を用いたプ
ロトン交換導波路にも適用できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、プロトン交換導波路の
バッファ層のアニールが可能となり、これまでの作製方
法に比べてＤＣドリフトの発生を抑制することができ
る。
バッファ層のアニールが可能となり、これまでの作製方
法に比べてＤＣドリフトの発生を抑制することができ
る。
【図１】図１は、本発明のプロトン交換導波路を用いた
光集積回路の作製工程を示す図である。
光集積回路の作製工程を示す図である。
【図２】図２は、ＤＣドリフトを評価のためのプロトン
交換導波路を用いた光集積回路の概略図である。
交換導波路を用いた光集積回路の概略図である。
【図３】図３ａは、プロトン交換導波路を用いた光集積
回路の光変調器に印加するステップ電圧を示すグラフで
ある。図３ｂは、ステップ電圧を印加したときの光集積
回路の光出力を示すグラフである。図３ｃは、電圧−光
出力特性を示すグラフである。
回路の光変調器に印加するステップ電圧を示すグラフで
ある。図３ｂは、ステップ電圧を印加したときの光集積
回路の光出力を示すグラフである。図３ｃは、電圧−光
出力特性を示すグラフである。
【図４】図４は、印加電圧−ドリフト電圧特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】図５は、従来例のプロトン交換導波路を用いた
光集積回路の作製工程を示す図である。
光集積回路の作製工程を示す図である。
１ 基板 ４ プロトン交換導波路 ６ 電極 ７ 光変調器
Claims (5)
- 【請求項１】 ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 基板と、
該基板中に形成したプロトン交換導波路と、前記基板上
に配置したアニールを施したＳｉＯ2 のバッファ層とを
有することを特徴とする光集積回路。 - 【請求項２】 請求項２記載の光集積回路において、前
記バッファ層上に電極を有することを特徴とする光集積
回路。 - 【請求項３】 ＬｉＮｂＯ3 及びＬｉＴａＯ3 基板上に
ＳｉＯ2 バッファ層を成膜し、該バッファ層にアニール
を施し、その後プロトン交換導波路を前記基板中に形成
することを特徴とする光集積回路の作製方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の作製方法において、前記
バッファ層をプロトン交換導波路用マスクとして用いる
ことを特徴とする作製方法。 - 【請求項５】 請求項３記載の作製方法において、バッ
ファ層上に電極を形成することを特徴とする作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3358517A JPH06130239A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | プロトン交換導波路を用いた光集積回路及びその作製方法。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3358517A JPH06130239A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | プロトン交換導波路を用いた光集積回路及びその作製方法。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06130239A true JPH06130239A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=18459732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3358517A Pending JPH06130239A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | プロトン交換導波路を用いた光集積回路及びその作製方法。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06130239A (ja) |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3358517A patent/JPH06130239A/ja active Pending
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