JPH08101320A - 微小構造体およびその作製方法 - Google Patents
微小構造体およびその作製方法Info
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- JPH08101320A JPH08101320A JP25944794A JP25944794A JPH08101320A JP H08101320 A JPH08101320 A JP H08101320A JP 25944794 A JP25944794 A JP 25944794A JP 25944794 A JP25944794 A JP 25944794A JP H08101320 A JPH08101320 A JP H08101320A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ほぼ平坦な表面を有し、材料選択の幅が広
く、かつ界面のプロファイルが階段状の微小構造体を簡
便な方法により単純なプロセスでしかも材料を有効利用
しつつ作製する。 【構成】 基板１の一主面に微小な溝１ａを互いに近接
して複数形成し、その主面の上に埋め込み用の膜２を液
相エピタキシャル成長法などにより形成し、これらの溝
１ａを埋める。
く、かつ界面のプロファイルが階段状の微小構造体を簡
便な方法により単純なプロセスでしかも材料を有効利用
しつつ作製する。 【構成】 基板１の一主面に微小な溝１ａを互いに近接
して複数形成し、その主面の上に埋め込み用の膜２を液
相エピタキシャル成長法などにより形成し、これらの溝
１ａを埋める。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、微小構造体およびそ
の作製方法に関する。
の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＬＳＩに代表される微小構造体の
作製には、フォトリソグラフィー技術と拡散技術（イオ
ン打ち込みを含む）とを組み合わせた方法が広く用いら
れている。
作製には、フォトリソグラフィー技術と拡散技術（イオ
ン打ち込みを含む）とを組み合わせた方法が広く用いら
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の微小構造体の作製方法には、次のような多くの問
題がある。
従来の微小構造体の作製方法には、次のような多くの問
題がある。
【０００４】１．薄膜成長、レジスト塗布、露光、エッ
チング、レジスト除去、拡散といった多段階プロセスを
用いており、煩雑である。 ２．特に、拡散プロセスには長時間必要である。 ３．拡散に関しては、基板材料をベースにした不純物拡
散に限られ、材料選択の幅が狭い。 ４．拡散法により作製されたものは界面のプロファイル
が連続的になるため、デバイス設計、特に光学的デバイ
スの設計が煩雑となる。 ５．選択拡散の際に全面に膜成長された拡散物質のほと
んどは後にエッチングにより除去されてしまうので、材
料の有効利用という点からは、極めて非効率的である。
チング、レジスト除去、拡散といった多段階プロセスを
用いており、煩雑である。 ２．特に、拡散プロセスには長時間必要である。 ３．拡散に関しては、基板材料をベースにした不純物拡
散に限られ、材料選択の幅が狭い。 ４．拡散法により作製されたものは界面のプロファイル
が連続的になるため、デバイス設計、特に光学的デバイ
スの設計が煩雑となる。 ５．選択拡散の際に全面に膜成長された拡散物質のほと
んどは後にエッチングにより除去されてしまうので、材
料の有効利用という点からは、極めて非効率的である。
【０００５】また、様々な微細機能素子の作製には、イ
ンゴットから切り出した単結晶ウエハーの表面を研磨し
たものが使用されているが、研磨によって得られる表面
の平坦性には限界があり、素子が微細になるにつれ、こ
の問題は重要となる。高度な技術を要する精密研磨以外
の簡便な表面平坦化技術が今後必ず必要である。
ンゴットから切り出した単結晶ウエハーの表面を研磨し
たものが使用されているが、研磨によって得られる表面
の平坦性には限界があり、素子が微細になるにつれ、こ
の問題は重要となる。高度な技術を要する精密研磨以外
の簡便な表面平坦化技術が今後必ず必要である。
【０００６】従って、この発明の目的は、ほぼ平坦な表
面を有し、簡便な方法により単純なプロセスでしかも材
料を有効利用しつつ作製することができ、材料選択の幅
が広く、かつ界面のプロファイルが階段状の微小構造体
を提供することにある。
面を有し、簡便な方法により単純なプロセスでしかも材
料を有効利用しつつ作製することができ、材料選択の幅
が広く、かつ界面のプロファイルが階段状の微小構造体
を提供することにある。
【０００７】この発明の他の目的は、ほぼ平坦な表面を
有し、材料選択の幅が広く、かつ界面のプロファイルが
階段状の微小構造体を簡便な方法により単純なプロセス
でしかも材料を有効利用しつつ作製することができる微
小構造体の作製方法を提供することにある。
有し、材料選択の幅が広く、かつ界面のプロファイルが
階段状の微小構造体を簡便な方法により単純なプロセス
でしかも材料を有効利用しつつ作製することができる微
小構造体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】本発明者は、上述の問題
を解決すべく鋭意検討を行った結果、基板に形成された
細線状の溝や穴のサイズが小さく、さらにそれらが狭い
間隔で存在するときに成長結晶の表面平坦化や溝埋め効
果が顕著に大きくなること、さらには、このような状況
で結晶成長時間を短くすると溝や穴の部分のみが選択的
に埋められていくことを究明し、この発明を案出するに
至った。
を解決すべく鋭意検討を行った結果、基板に形成された
細線状の溝や穴のサイズが小さく、さらにそれらが狭い
間隔で存在するときに成長結晶の表面平坦化や溝埋め効
果が顕著に大きくなること、さらには、このような状況
で結晶成長時間を短くすると溝や穴の部分のみが選択的
に埋められていくことを究明し、この発明を案出するに
至った。
【０００９】すなわち、上記目的を達成するため、この
発明による微小構造体は、一主面に微小な凹凸が存在す
る基板（１）の凹部（１ａ）がエピタキシャル成長法に
より形成された基板（１）と同一または異なる物質
（２）により埋め込まれており、かつ物質（２）の表面
はほぼ平坦であることを特徴とするものである。
発明による微小構造体は、一主面に微小な凹凸が存在す
る基板（１）の凹部（１ａ）がエピタキシャル成長法に
より形成された基板（１）と同一または異なる物質
（２）により埋め込まれており、かつ物質（２）の表面
はほぼ平坦であることを特徴とするものである。
【００１０】この発明による微小構造体において、典型
的には、凹凸は一主面に複数の微小な溝および／または
穴が互いに隣接して設けられていることによるものであ
る。ここで、この溝および／または穴の幅または直径は
典型的には１００μｍ以下であり、より典型的には１０
μｍ以下である。また、この溝および／または穴の間隔
は典型的には５００μｍ以下であり、より典型的には１
００μｍ以下である。さらに、この溝および／または穴
の深さは典型的には１０００μｍ以下であり、より典型
的には２００μｍ以下である。
的には、凹凸は一主面に複数の微小な溝および／または
穴が互いに隣接して設けられていることによるものであ
る。ここで、この溝および／または穴の幅または直径は
典型的には１００μｍ以下であり、より典型的には１０
μｍ以下である。また、この溝および／または穴の間隔
は典型的には５００μｍ以下であり、より典型的には１
００μｍ以下である。さらに、この溝および／または穴
の深さは典型的には１０００μｍ以下であり、より典型
的には２００μｍ以下である。
【００１１】この発明による微小構造体の典型的な一実
施形態においては、基板はＬｉＮｂＯ3 のエピタキシャ
ル成長が可能な基板であり、埋め込みに用いられる物質
はＬｉＮｂＯ3 である。
施形態においては、基板はＬｉＮｂＯ3 のエピタキシャ
ル成長が可能な基板であり、埋め込みに用いられる物質
はＬｉＮｂＯ3 である。
【００１２】この発明による微小構造体においては、埋
め込みに用いられる物質のエピタキシャル成長法は好適
には液相エピタキシャル成長法であるが、平坦な膜表面
が得られる気相エピタキシャル成長法、例えば有機金属
化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などの化学気相成長（Ｃ
ＶＤ）法であってもよい。
め込みに用いられる物質のエピタキシャル成長法は好適
には液相エピタキシャル成長法であるが、平坦な膜表面
が得られる気相エピタキシャル成長法、例えば有機金属
化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などの化学気相成長（Ｃ
ＶＤ）法であってもよい。
【００１３】この発明による微小構造体の作製方法は、
一主面に微小な凹凸が存在する基板（１）上に基板
（１）と同一または異なる物質（２）を、基板（１）の
凹部（１ａ）が物質（２）により埋め込まれ、かつ物質
（２）の表面がほぼ平坦となるようにエピタキシャル成
長法により形成するようにしたものである。
一主面に微小な凹凸が存在する基板（１）上に基板
（１）と同一または異なる物質（２）を、基板（１）の
凹部（１ａ）が物質（２）により埋め込まれ、かつ物質
（２）の表面がほぼ平坦となるようにエピタキシャル成
長法により形成するようにしたものである。
【００１４】この発明による微小構造体の作製方法にお
いては、基板はＬｉＮｂＯ3 のエピタキシャル成長が可
能な基板であり、埋め込みに用いられる物質はＬｉＮｂ
Ｏ3である。
いては、基板はＬｉＮｂＯ3 のエピタキシャル成長が可
能な基板であり、埋め込みに用いられる物質はＬｉＮｂ
Ｏ3である。
【００１５】この発明による微小構造体の作製方法にお
いては、エピタキシャル成長法は好適には液相エピタキ
シャル成長法であるが、平坦な膜表面が得られる気相エ
ピタキシャル成長、例えばＭＯＣＶＤ法などのＣＶＤ法
であってもよい。このエピタキシャル成長法による基板
の凹部の埋め込みに要する時間は典型的には３０分以下
であり、好適には１０分以下である。液相エピタキシャ
ル成長法として短時間液相エピタキシャル成長法を用い
た場合には、基板の凹部の埋め込みに要する時間は数十
秒以内と極めて短くすることができる。
いては、エピタキシャル成長法は好適には液相エピタキ
シャル成長法であるが、平坦な膜表面が得られる気相エ
ピタキシャル成長、例えばＭＯＣＶＤ法などのＣＶＤ法
であってもよい。このエピタキシャル成長法による基板
の凹部の埋め込みに要する時間は典型的には３０分以下
であり、好適には１０分以下である。液相エピタキシャ
ル成長法として短時間液相エピタキシャル成長法を用い
た場合には、基板の凹部の埋め込みに要する時間は数十
秒以内と極めて短くすることができる。
【００１６】この発明による微小構造体およびその作製
方法は、様々な応用が可能である。例えば、屈折率の異
なる物質を基板の表面に選択的に埋め込んだマイクロレ
ンズアレイやマイクロ回折格子、希土類元素などの活性
イオンを選択的にドープしたマイクロレーザアレイ、３
次元光導波路、マイクロ光導波デバイス、量子化機能素
子などの電子デバイス、周期的分極反転構造を有する第
２次高調波発生（ＳＨＧ）素子、ウエハーの研磨表面の
ｎｍオーダーでの平坦化または最終仕上げなどが挙げら
れ、μｍ〜ｎｍオーダー以下の微小構造の機能素子作製
の基本技術として極めて有望である。
方法は、様々な応用が可能である。例えば、屈折率の異
なる物質を基板の表面に選択的に埋め込んだマイクロレ
ンズアレイやマイクロ回折格子、希土類元素などの活性
イオンを選択的にドープしたマイクロレーザアレイ、３
次元光導波路、マイクロ光導波デバイス、量子化機能素
子などの電子デバイス、周期的分極反転構造を有する第
２次高調波発生（ＳＨＧ）素子、ウエハーの研磨表面の
ｎｍオーダーでの平坦化または最終仕上げなどが挙げら
れ、μｍ〜ｎｍオーダー以下の微小構造の機能素子作製
の基本技術として極めて有望である。
【００１７】
【作用】上述のように構成されたこの発明による微小構
造体によれば、基本的には基板の加工と溝または穴の埋
め込みとの二つの工程から成る単純なプロセスで簡便に
作製することができる。また、埋め込みに用いられる物
質を液相エピタキシャル成長法などのエピタキシャル成
長法により形成することにより、ほぼ平坦な表面を得る
ことができる。さらに、溝または穴を選択的に埋め込む
ことができることにより、材料の無駄がなく、材料を有
効利用することができる。また、埋め込みに用いられる
物質は基板と同一であっても異なってもよいので、微小
構造体の作製に必要な材料の選択の幅が広い。しかも、
溝または穴とそれに埋め込まれる物質との界面のプロフ
ァイルは階段状とすることができる。
造体によれば、基本的には基板の加工と溝または穴の埋
め込みとの二つの工程から成る単純なプロセスで簡便に
作製することができる。また、埋め込みに用いられる物
質を液相エピタキシャル成長法などのエピタキシャル成
長法により形成することにより、ほぼ平坦な表面を得る
ことができる。さらに、溝または穴を選択的に埋め込む
ことができることにより、材料の無駄がなく、材料を有
効利用することができる。また、埋め込みに用いられる
物質は基板と同一であっても異なってもよいので、微小
構造体の作製に必要な材料の選択の幅が広い。しかも、
溝または穴とそれに埋め込まれる物質との界面のプロフ
ァイルは階段状とすることができる。
【００１８】上述のように構成されたこの発明による微
小構造体の作製方法によれば、上述と同様に、基本的に
は基板の加工と溝または穴の埋め込みとの二つの工程か
ら成る単純なプロセスによる簡便な方法で微小構造体を
作製することができ、埋め込みに用いられる物質を液相
エピタキシャル成長法などのエピタキシャル成長法によ
り形成することによりほぼ平坦な表面を得ることがで
き、溝または穴を選択的に埋め込むことができるので材
料を有効利用することができ、埋め込みに用いられる物
質は基板と同一であっても異なってもよいので微小構造
体の作製に必要な材料の選択の幅が広く、さらに溝また
は穴とそれに埋め込まれる物質との界面のプロファイル
を階段状とすることができる。
小構造体の作製方法によれば、上述と同様に、基本的に
は基板の加工と溝または穴の埋め込みとの二つの工程か
ら成る単純なプロセスによる簡便な方法で微小構造体を
作製することができ、埋め込みに用いられる物質を液相
エピタキシャル成長法などのエピタキシャル成長法によ
り形成することによりほぼ平坦な表面を得ることがで
き、溝または穴を選択的に埋め込むことができるので材
料を有効利用することができ、埋め込みに用いられる物
質は基板と同一であっても異なってもよいので微小構造
体の作製に必要な材料の選択の幅が広く、さらに溝また
は穴とそれに埋め込まれる物質との界面のプロファイル
を階段状とすることができる。
【００１９】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
しながら説明する。なお、実施例の全図において、同一
または対応する部分には同一の符号を付す。
【００２０】まず、一主面に溝が形成された基板上に膜
をエピタキシャル成長させた場合における溝埋め効果お
よび表面平坦化効果の溝幅依存性の測定結果について説
明する。ここで、この測定に用いた試料は、５ｍｏｌ％
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板上に液相エピタ
キシャル成長（ＬＰＥ）法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜をエ
ピタキシャル成長させたものである。また、溝の加工
は、フォトリソグラフィー技術とＡｒイオンミリングに
よるエッチング技術とを組み合わせた方法により行っ
た。
をエピタキシャル成長させた場合における溝埋め効果お
よび表面平坦化効果の溝幅依存性の測定結果について説
明する。ここで、この測定に用いた試料は、５ｍｏｌ％
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板上に液相エピタ
キシャル成長（ＬＰＥ）法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜をエ
ピタキシャル成長させたものである。また、溝の加工
は、フォトリソグラフィー技術とＡｒイオンミリングに
よるエッチング技術とを組み合わせた方法により行っ
た。
【００２１】いま、図１に示すように、Ｗsub 、
ｄsub 、Ｗfilmおよびｄfilmにより各部の寸法を示すも
のとする。ここで、溝埋め特性を記述するパラメータと
して、α＝ｄfilm／ｄsub 、β＝Ｗfilm／Ｗsub および
γ＝β／αを定義する。γは溝埋めのされやすさを示
し、これが大きいほど溝埋めがされやすいことを意味す
る。
ｄsub 、Ｗfilmおよびｄfilmにより各部の寸法を示すも
のとする。ここで、溝埋め特性を記述するパラメータと
して、α＝ｄfilm／ｄsub 、β＝Ｗfilm／Ｗsub および
γ＝β／αを定義する。γは溝埋めのされやすさを示
し、これが大きいほど溝埋めがされやすいことを意味す
る。
【００２２】図２はｄsub ＝１．３５μｍであるときの
γの溝幅（Ｗsub ）依存性の測定結果を示す。図２よ
り、γは溝幅が約５μｍ以下になると急激に増大し、溝
埋めおよび表面の平坦化がされやすいことがわかる。
γの溝幅（Ｗsub ）依存性の測定結果を示す。図２よ
り、γは溝幅が約５μｍ以下になると急激に増大し、溝
埋めおよび表面の平坦化がされやすいことがわかる。
【００２３】図３および図４に、溝幅がそれぞれ１１μ
ｍおよび３．５μｍの溝１ａが形成された５ｍｏｌ％Ｍ
ｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板１上にＬＰＥ法に
よりＬｉＮｂＯ3 薄膜２をエピタキシャル成長させた試
料の断面図を示す。図３および図４から明らかなよう
に、溝１ａの幅が狭い方が溝埋め効果および表面平坦化
効果が大きく、溝１ａの幅が３．５μｍの図４の場合は
表面の平坦性は極めて良好であることがわかる。
ｍおよび３．５μｍの溝１ａが形成された５ｍｏｌ％Ｍ
ｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板１上にＬＰＥ法に
よりＬｉＮｂＯ3 薄膜２をエピタキシャル成長させた試
料の断面図を示す。図３および図４から明らかなよう
に、溝１ａの幅が狭い方が溝埋め効果および表面平坦化
効果が大きく、溝１ａの幅が３．５μｍの図４の場合は
表面の平坦性は極めて良好であることがわかる。
【００２４】図５はこの発明の第１実施例を示す。図５
に示すように、この第１実施例においては、５ｍｏｌ％
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板１の一主面に溝
１ａを二つ互いに近接して形成し、その上にＬＰＥ法に
よりＬｉＮｂＯ3 薄膜２をエピタキシャル成長させる。
に示すように、この第１実施例においては、５ｍｏｌ％
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板１の一主面に溝
１ａを二つ互いに近接して形成し、その上にＬＰＥ法に
よりＬｉＮｂＯ3 薄膜２をエピタキシャル成長させる。
【００２５】この第１実施例によれば、基板１の主面に
溝１ａが二つ互いに近接して存在している場合には、そ
れぞれの溝１ａによる溝埋め効果および表面平坦化効果
が足し合わされる結果、表面平坦化はさらに進行する。
溝１ａが二つ互いに近接して存在している場合には、そ
れぞれの溝１ａによる溝埋め効果および表面平坦化効果
が足し合わされる結果、表面平坦化はさらに進行する。
【００２６】図６はこの発明の第２実施例を示す。図６
に示すように、この第２実施例においては、５ｍｏｌ％
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板１の一主面に溝
１ａを多数（この例では五つ）互いに近接して形成し、
その上にＬＰＥ法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜２をエピタキ
シャル成長させる。
に示すように、この第２実施例においては、５ｍｏｌ％
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板１の一主面に溝
１ａを多数（この例では五つ）互いに近接して形成し、
その上にＬＰＥ法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜２をエピタキ
シャル成長させる。
【００２７】この第２実施例によれば、基板１の主面に
溝１ａが多数互いに近接して存在している場合には、そ
れぞれの溝１ａによる溝埋め効果および表面平坦化効果
が足し合わされる結果、表面平坦化はより一層進行し、
表面はほとんど完全に平坦化する。
溝１ａが多数互いに近接して存在している場合には、そ
れぞれの溝１ａによる溝埋め効果および表面平坦化効果
が足し合わされる結果、表面平坦化はより一層進行し、
表面はほとんど完全に平坦化する。
【００２８】図７はこの発明の第３実施例を示す。図７
に示すように、この第３実施例においては、５ｍｏｌ％
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板１の一主面に溝
１ａを多数（この例では五つ）互いに近接して形成し、
その上にＬＰＥ法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜２をエピタキ
シャル成長させる。ただし、この場合、ＬＰＥ法による
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２のエピタキシャル成長の時間は第２
実施例よりも短くする。
に示すように、この第３実施例においては、５ｍｏｌ％
ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板１の一主面に溝
１ａを多数（この例では五つ）互いに近接して形成し、
その上にＬＰＥ法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜２をエピタキ
シャル成長させる。ただし、この場合、ＬＰＥ法による
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２のエピタキシャル成長の時間は第２
実施例よりも短くする。
【００２９】この第３実施例によれば、ＬＰＥ法による
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２のエピタキシャル成長の時間が短い
ことにより、溝１ａの部分にＬｉＮｂＯ3 薄膜２を選択
的に成長させることができ、しかも表面をほぼ平坦にす
ることができる。
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２のエピタキシャル成長の時間が短い
ことにより、溝１ａの部分にＬｉＮｂＯ3 薄膜２を選択
的に成長させることができ、しかも表面をほぼ平坦にす
ることができる。
【００３０】なお、溝１ａを形成するための加工は、フ
ォトリソグラフィー技術とＡｒイオンミリングによるエ
ッチング技術とを組み合わせた方法以外の方法、例え
ば、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）による精密加工や電
子ビーム描画などの方法を用いることも可能である。
ォトリソグラフィー技術とＡｒイオンミリングによるエ
ッチング技術とを組み合わせた方法以外の方法、例え
ば、走査トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）による精密加工や電
子ビーム描画などの方法を用いることも可能である。
【００３１】以上の第１実施例、第２実施例および第３
実施例によれば、基本的には基板１の加工と溝１ａの埋
め込みとの二つの工程から成る単純なプロセスで簡便な
方法により微小構造体を作製することができ、しかもそ
の表面を平坦にすることができる。また、ＬＰＥ法によ
りＬｉＮｂＯ3 薄膜２の成長を行っているので、溝埋め
に要する時間は数秒から数十秒と極めて短く、量産に適
している。また、基板１と溝１ａに埋め込まれるＬｉＮ
ｂＯ3 薄膜２との界面のプロファイルは階段状になるた
め、設計を簡略化することができる。さらに、溝１ａの
部分にのみＬｉＮｂＯ3 薄膜２の選択成長を行うことが
できることから、原料の有効利用が可能である。
実施例によれば、基本的には基板１の加工と溝１ａの埋
め込みとの二つの工程から成る単純なプロセスで簡便な
方法により微小構造体を作製することができ、しかもそ
の表面を平坦にすることができる。また、ＬＰＥ法によ
りＬｉＮｂＯ3 薄膜２の成長を行っているので、溝埋め
に要する時間は数秒から数十秒と極めて短く、量産に適
している。また、基板１と溝１ａに埋め込まれるＬｉＮ
ｂＯ3 薄膜２との界面のプロファイルは階段状になるた
め、設計を簡略化することができる。さらに、溝１ａの
部分にのみＬｉＮｂＯ3 薄膜２の選択成長を行うことが
できることから、原料の有効利用が可能である。
【００３２】なお、溝１ａを形成するための加工にＳＴ
Ｍ加工などの微細加工技術を適用することにより、微小
構造体を作製する際に、光の回折限界による束縛から解
放される。
Ｍ加工などの微細加工技術を適用することにより、微小
構造体を作製する際に、光の回折限界による束縛から解
放される。
【００３３】次に、この発明の第４実施例について説明
する。この第４実施例においては、５ｍｏｌ％ＭｇＯド
ープＬｉＮｂＯ3 から成る基板の研磨表面の上にＬＰＥ
法により厚さ５μｍのＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキシャ
ル成長させる。
する。この第４実施例においては、５ｍｏｌ％ＭｇＯド
ープＬｉＮｂＯ3 から成る基板の研磨表面の上にＬＰＥ
法により厚さ５μｍのＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキシャ
ル成長させる。
【００３４】図８は５ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ
3 から成る基板の研磨表面の原子間力顕微鏡像（ＡＦＭ
像）を示し、図９はこの基板上にＬＰＥ法によりエピタ
キシャル成長させた厚さ５μｍのＬｉＮｂＯ3 薄膜の表
面のＡＦＭ像を示す。図８および図９から明らかなよう
に、５ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板
の研磨表面には数ｎｍ程度の高さの凹凸が存在するが、
この基板上にエピタキシャル成長された厚さ５μｍのＬ
ｉＮｂＯ3 薄膜の表面はｎｍオーダーで平坦であり、エ
ピタキシャル成長前の基板表面に見られた凹凸が完全に
解消されていることがわかる。
3 から成る基板の研磨表面の原子間力顕微鏡像（ＡＦＭ
像）を示し、図９はこの基板上にＬＰＥ法によりエピタ
キシャル成長させた厚さ５μｍのＬｉＮｂＯ3 薄膜の表
面のＡＦＭ像を示す。図８および図９から明らかなよう
に、５ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る基板
の研磨表面には数ｎｍ程度の高さの凹凸が存在するが、
この基板上にエピタキシャル成長された厚さ５μｍのＬ
ｉＮｂＯ3 薄膜の表面はｎｍオーダーで平坦であり、エ
ピタキシャル成長前の基板表面に見られた凹凸が完全に
解消されていることがわかる。
【００３５】このように、この第４実施例によれば、５
ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3から成る基板の研磨
表面の上にＬＰＥ法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキ
シャル成長させているので、その研磨表面の凹部をこの
ＬｉＮｂＯ3 薄膜により埋め込むことができ、これによ
って研磨表面をｎｍオーダーで平坦化することができ
る。
ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3から成る基板の研磨
表面の上にＬＰＥ法によりＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキ
シャル成長させているので、その研磨表面の凹部をこの
ＬｉＮｂＯ3 薄膜により埋め込むことができ、これによ
って研磨表面をｎｍオーダーで平坦化することができ
る。
【００３６】図１０はこの発明を光導波路装置に適用し
た第５実施例を示す。図１０に示すように、この第５実
施例による光導波路装置においては、基板１の一主面の
光導波路形成部に断面形状が矩形の溝１ａが形成され、
この主面上に平坦な表面を有するエピタキシャル成長層
から成るＬｉＮｂＯ3 薄膜２が形成されている。このＬ
ｉＮｂＯ3 薄膜２は、有効な不純物を含まないもので
も、有効な不純物を含むものでもよい。この有効な不純
物としては、例えばＭｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｔ
ｉ、Ｅｒ、Ｎｄなどが挙げられる。また、この有効な不
純物の含有量は例えば２０ｍｏｌ％程度以下であり、典
型的には０．１〜数ｍｏｌ％である。
た第５実施例を示す。図１０に示すように、この第５実
施例による光導波路装置においては、基板１の一主面の
光導波路形成部に断面形状が矩形の溝１ａが形成され、
この主面上に平坦な表面を有するエピタキシャル成長層
から成るＬｉＮｂＯ3 薄膜２が形成されている。このＬ
ｉＮｂＯ3 薄膜２は、有効な不純物を含まないもので
も、有効な不純物を含むものでもよい。この有効な不純
物としては、例えばＭｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｎａ、Ｔ
ｉ、Ｅｒ、Ｎｄなどが挙げられる。また、この有効な不
純物の含有量は例えば２０ｍｏｌ％程度以下であり、典
型的には０．１〜数ｍｏｌ％である。
【００３７】ここで、基板１としては、ＬｉＮｂＯ3 薄
膜２のエピタキシャル成長が可能なものが用いられ、具
体的には、ＬｉＮｂＯ3 、ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 、
ＬｉＴａＯ3 、Ａｌ2 Ｏ3 （サファイヤ）などから成る
ものが用いられる。
膜２のエピタキシャル成長が可能なものが用いられ、具
体的には、ＬｉＮｂＯ3 、ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 、
ＬｉＴａＯ3 、Ａｌ2 Ｏ3 （サファイヤ）などから成る
ものが用いられる。
【００３８】この第５実施例による光導波路装置におい
ては、溝１ａの部分以外の部分のＬｉＮｂＯ3 薄膜２の
厚さｄ1 は光導波カットオフ厚さ以下に設定され、また
溝１ａの部分のＬｉＮｂＯ3 薄膜２の厚さｄ2 は光導波
カットオフ厚さよりも大きく設定されており、これによ
って溝１ａの部分のＬｉＮｂＯ3 薄膜２だけに光導波機
能を持たせている。従って、この溝１ａの部分のＬｉＮ
ｂＯ3 薄膜２が光導波路３となっている。
ては、溝１ａの部分以外の部分のＬｉＮｂＯ3 薄膜２の
厚さｄ1 は光導波カットオフ厚さ以下に設定され、また
溝１ａの部分のＬｉＮｂＯ3 薄膜２の厚さｄ2 は光導波
カットオフ厚さよりも大きく設定されており、これによ
って溝１ａの部分のＬｉＮｂＯ3 薄膜２だけに光導波機
能を持たせている。従って、この溝１ａの部分のＬｉＮ
ｂＯ3 薄膜２が光導波路３となっている。
【００３９】上記の光導波カットオフ厚さは、光導波路
中を導波されるモードがＴＥモードである場合とＴＭモ
ードである場合とで異なる。一般に、ＴＥモードの光導
波カットオフ厚さｄC.O.TEは次式を解くことによって求
められる。
中を導波されるモードがＴＥモードである場合とＴＭモ
ードである場合とで異なる。一般に、ＴＥモードの光導
波カットオフ厚さｄC.O.TEは次式を解くことによって求
められる。
【００４０】 ｋ0 ｄC.O.TE（ｎf 2 −ｎs 2 ）1/2 ＝ tan-1（ａE 1/2 ） (1a) ａE ＝（ｎs 2 −ｎc 2 ）／（ｎf 2 −ｎs 2 ） (1b)
【００４１】また、一般に、ＴＭモードの光導波カット
オフ厚さｄC.O.TMは次式を解くことによって求められ
る。
オフ厚さｄC.O.TMは次式を解くことによって求められ
る。
【００４２】 ｋ0 ｄC.O.TM（ｎf 2 −ｎs 2 ）1/2 ＝ tan-1（ａM 1/2 ） (2a) ａM ＝（ｎf ／ｎc ）4 ｛（ｎs 2 −ｎc 2 ）／（ｎf 2 −ｎs 2 ）｝(2b) ここで、ｎs 、ｎf およびｎc はそれぞれ基板１、Ｌｉ
ＮｂＯ3 薄膜２およびクラッド層（この例では空気層）
の屈折率であり、ｋ0 ＝２π／λ（ただし、λは真空中
の光の波長）である。
ＮｂＯ3 薄膜２およびクラッド層（この例では空気層）
の屈折率であり、ｋ0 ＝２π／λ（ただし、λは真空中
の光の波長）である。
【００４３】例えば、５ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬｉＮｂ
Ｏ3 から成る基板１上にＬｉ／Ｎｂ比が１のＬｉＮｂＯ
3 薄膜２をエピタキシャル成長させて光導波路３を形成
し、この光導波路３中を波長６３３ｎｍでＴＥモードを
導波させる場合の光導波カットオフ厚さｄC.O.TEは、ｎ
s ＝２．２７６、ｎf ＝２．２８７、ｎc ＝１（クラッ
ド層が空気層である場合）とすると、０．７μｍ程度で
ある。従って、この場合、ｄ1 は０．７μｍ以下に設定
する必要があり、好ましくはｄ1 は０に近い値に設定さ
れる。また、ｄ2 は０．７μｍよりも大きな値に設定す
る必要がある。なお、この系以外の系についても、同様
な計算が可能であり、ｄ1 、ｄ2 の範囲は限定される。
Ｏ3 から成る基板１上にＬｉ／Ｎｂ比が１のＬｉＮｂＯ
3 薄膜２をエピタキシャル成長させて光導波路３を形成
し、この光導波路３中を波長６３３ｎｍでＴＥモードを
導波させる場合の光導波カットオフ厚さｄC.O.TEは、ｎ
s ＝２．２７６、ｎf ＝２．２８７、ｎc ＝１（クラッ
ド層が空気層である場合）とすると、０．７μｍ程度で
ある。従って、この場合、ｄ1 は０．７μｍ以下に設定
する必要があり、好ましくはｄ1 は０に近い値に設定さ
れる。また、ｄ2 は０．７μｍよりも大きな値に設定す
る必要がある。なお、この系以外の系についても、同様
な計算が可能であり、ｄ1 、ｄ2 の範囲は限定される。
【００４４】一方、光導波路３の幅を決定する溝１ａの
幅Ｗに関しては、基本的に制限はなく、必要に応じて選
ぶことが可能である。同様に、ｄ2 の上限についても、
基本的には制限はない。
幅Ｗに関しては、基本的に制限はなく、必要に応じて選
ぶことが可能である。同様に、ｄ2 の上限についても、
基本的には制限はない。
【００４５】しかしながら、光導波路３中に存在するモ
ードの数を制限しようとする場合には、Ｗ、ｄ2 の値は
以下のように限定される。
ードの数を制限しようとする場合には、Ｗ、ｄ2 の値は
以下のように限定される。
【００４６】すなわち、光導波路３中に複数のモードが
存在していると、モード間干渉などにより光導波路装置
の性能が劣化するため、ＴＥモード、ＴＭモードともに
単一モードであることが望ましい。従って、この単一モ
ードを得るために、Ｗ、ｄ2の値は限定される。
存在していると、モード間干渉などにより光導波路装置
の性能が劣化するため、ＴＥモード、ＴＭモードともに
単一モードであることが望ましい。従って、この単一モ
ードを得るために、Ｗ、ｄ2の値は限定される。
【００４７】ｄ1 が極めて０に近い場合、ＴＥモード、
ＴＭモードともに単一モードにするためのｄ2 の範囲は
次式で与えられる。 tan-1（ａ1/2 ）＜ｋ0 ｄ2 （ｎf 2 −ｎs 2 ）1/2 ＜π＋ tan-1（ａ1/2 ） (3) ここで、ＴＥモードに対してａ＝ａE 、ＴＭモードに対
してａ＝ａM である。
ＴＭモードともに単一モードにするためのｄ2 の範囲は
次式で与えられる。 tan-1（ａ1/2 ）＜ｋ0 ｄ2 （ｎf 2 −ｎs 2 ）1/2 ＜π＋ tan-1（ａ1/2 ） (3) ここで、ＴＥモードに対してａ＝ａE 、ＴＭモードに対
してａ＝ａM である。
【００４８】さらに、 (3)式を満足するそれぞれのｄ2
に対し、Ｗは次式を満足する範囲内の値でなくてはなら
ない。 ０＜Ｗ／ｄ2 ≦π／（ｂ1/2 Ｖ1 ） (4a) Ｖ1 ＝ｋ0 ｄ2 （ｎf 2 −ｎs 2 ）1/2 (4b) ｂ＝（Ｎ2 −ｎs 2 ）／（ｎf 2 −ｎs 2 ） (4c) ここで、Ｎはａを無限大としたときの等価屈折率であ
る。
に対し、Ｗは次式を満足する範囲内の値でなくてはなら
ない。 ０＜Ｗ／ｄ2 ≦π／（ｂ1/2 Ｖ1 ） (4a) Ｖ1 ＝ｋ0 ｄ2 （ｎf 2 −ｎs 2 ）1/2 (4b) ｂ＝（Ｎ2 −ｎs 2 ）／（ｎf 2 −ｎs 2 ） (4c) ここで、Ｎはａを無限大としたときの等価屈折率であ
る。
【００４９】例えば、５ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬｉＮｂ
Ｏ3 から成る基板１上にＬｉ／Ｎｂ比が１のＬｉＮｂＯ
3 薄膜２をエピタキシャル成長させてアスペクト比Ｗ／
ｄ2が２の光導波路３を形成し、この光導波路３中を波
長６３３ｎｍでＴＥモードを導波させるとし、またｄ1
が極めて０に近いとし、かつｎs ＝２．２７６、ｎf＝
２．２８７、ｎc ＝１とすると、Ｗ、ｄ2 の範囲はそれ
ぞれ、１．４μｍ＜Ｗ＜２．４μｍ、０．７μｍ＜ｄ2
＜１．４μｍとなる。なお、この系以外の系について
も、あるいはアスペクト比Ｗ／ｄ2 が２以外の値である
場合についても、一般には、上述の (3)、(4a)、(4b)、
(4c)式によってＷ、ｄ2 の範囲は限定される。
Ｏ3 から成る基板１上にＬｉ／Ｎｂ比が１のＬｉＮｂＯ
3 薄膜２をエピタキシャル成長させてアスペクト比Ｗ／
ｄ2が２の光導波路３を形成し、この光導波路３中を波
長６３３ｎｍでＴＥモードを導波させるとし、またｄ1
が極めて０に近いとし、かつｎs ＝２．２７６、ｎf＝
２．２８７、ｎc ＝１とすると、Ｗ、ｄ2 の範囲はそれ
ぞれ、１．４μｍ＜Ｗ＜２．４μｍ、０．７μｍ＜ｄ2
＜１．４μｍとなる。なお、この系以外の系について
も、あるいはアスペクト比Ｗ／ｄ2 が２以外の値である
場合についても、一般には、上述の (3)、(4a)、(4b)、
(4c)式によってＷ、ｄ2 の範囲は限定される。
【００５０】次に、この第５実施例による光導波路装置
の製造方法について説明する。図１１Ａに示すように、
まず、例えばＬｉＮｂＯ3 あるいは有効な不純物を含む
ＬｉＮｂＯ3 のエピタキシャル成長が可能な基板１を用
意する。
の製造方法について説明する。図１１Ａに示すように、
まず、例えばＬｉＮｂＯ3 あるいは有効な不純物を含む
ＬｉＮｂＯ3 のエピタキシャル成長が可能な基板１を用
意する。
【００５１】次に、図１１Ｂに示すように、この基板１
の一主面の光導波路形成部に所定の溝加工を施して溝１
ａを形成する。具体的には、この溝１ａは、例えば光導
波路形成部に対応する部分が開口したレジストパターン
（図示せず）を基板１上にリソグラフィーにより形成
し、このレジストパターンをマスクとして基板１を例え
ばＡｒイオンミリング法や反応性イオンエッチング（Ｒ
ＩＥ）法により所定深さだけエッチングすることにより
形成することができる。
の一主面の光導波路形成部に所定の溝加工を施して溝１
ａを形成する。具体的には、この溝１ａは、例えば光導
波路形成部に対応する部分が開口したレジストパターン
（図示せず）を基板１上にリソグラフィーにより形成
し、このレジストパターンをマスクとして基板１を例え
ばＡｒイオンミリング法や反応性イオンエッチング（Ｒ
ＩＥ）法により所定深さだけエッチングすることにより
形成することができる。
【００５２】次に、図１１Ｃに示すように、ＬＰＥ法に
より、ＬｉＮｂＯ3 あるいは有効な不純物を含むＬｉＮ
ｂＯ3 を基板１の主面上にエピタキシャル成長させてＬ
ｉＮｂＯ3 薄膜２を形成する。このＬＰＥ法によるエピ
タキシャル成長においては、ＬｉＮｂＯ3 薄膜２の厚さ
は、溝１ａの部分以外の部分の厚さｄ1 が光導波カット
オフ厚さ（ｄC.O.TEまたはｄC.O.TM）以下になり、溝１
ａの部分の厚さｄ2 が光導波カットオフ厚さ（ｄC.O.TE
またはｄC.O.TM）よりも大きくなるように、成長条件が
設定される。また、このＬＰＥ法によるエピタキシャル
成長の際のフラックスとしては、例えば、Ｌｉ2 Ｏ−Ｂ
2 Ｏ3 あるいはＬｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 を基本としたものが
好適に用いられる。より詳細には、このＬＰＥ法による
エピタキシャル成長の際のフラックスとしては、Ｌｉ2
Ｏ−Ｂ2 Ｏ3 あるいはＬｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 のほか、これ
に加えて例えばＷＯ3 、ＭｏＯ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、
ＰｂＯなどのうちの一種または複数種を含んだ複合フラ
ックスを用いることもできる。以上により、目的とする
光導波路装置が完成される。
より、ＬｉＮｂＯ3 あるいは有効な不純物を含むＬｉＮ
ｂＯ3 を基板１の主面上にエピタキシャル成長させてＬ
ｉＮｂＯ3 薄膜２を形成する。このＬＰＥ法によるエピ
タキシャル成長においては、ＬｉＮｂＯ3 薄膜２の厚さ
は、溝１ａの部分以外の部分の厚さｄ1 が光導波カット
オフ厚さ（ｄC.O.TEまたはｄC.O.TM）以下になり、溝１
ａの部分の厚さｄ2 が光導波カットオフ厚さ（ｄC.O.TE
またはｄC.O.TM）よりも大きくなるように、成長条件が
設定される。また、このＬＰＥ法によるエピタキシャル
成長の際のフラックスとしては、例えば、Ｌｉ2 Ｏ−Ｂ
2 Ｏ3 あるいはＬｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 を基本としたものが
好適に用いられる。より詳細には、このＬＰＥ法による
エピタキシャル成長の際のフラックスとしては、Ｌｉ2
Ｏ−Ｂ2 Ｏ3 あるいはＬｉ2 Ｏ−Ｖ2 Ｏ5 のほか、これ
に加えて例えばＷＯ3 、ＭｏＯ3 、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、
ＰｂＯなどのうちの一種または複数種を含んだ複合フラ
ックスを用いることもできる。以上により、目的とする
光導波路装置が完成される。
【００５３】図１２および図１３は、ＬＰＥ法による成
長後にそれぞれ１℃／分および５０℃／分の冷却速度で
室温まで冷却したＬｉＮｂＯ3 薄膜２の表面のＡＦＭ像
である。図１２および図１３から明らかなように、冷却
速度の速い図１３の場合にはＬｉＮｂＯ3 薄膜２の表面
全体にホール（孔）が形成されているのに対して、冷却
速度の遅い、すなわち徐冷処理を行った図１２の場合は
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２の表面はｎｍオーダーで平坦であ
り、表面モフォロジーは良好である。従って、このこと
から、ＬＰＥ法によるＬｉＮｂＯ3 薄膜２の成長後は、
このＬｉＮｂＯ3薄膜２によって溝１ａが埋められるか
埋められないかにかかわらず、５０℃／分未満の冷却速
度で徐冷を行うのが好ましいことがわかる。
長後にそれぞれ１℃／分および５０℃／分の冷却速度で
室温まで冷却したＬｉＮｂＯ3 薄膜２の表面のＡＦＭ像
である。図１２および図１３から明らかなように、冷却
速度の速い図１３の場合にはＬｉＮｂＯ3 薄膜２の表面
全体にホール（孔）が形成されているのに対して、冷却
速度の遅い、すなわち徐冷処理を行った図１２の場合は
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２の表面はｎｍオーダーで平坦であ
り、表面モフォロジーは良好である。従って、このこと
から、ＬＰＥ法によるＬｉＮｂＯ3 薄膜２の成長後は、
このＬｉＮｂＯ3薄膜２によって溝１ａが埋められるか
埋められないかにかかわらず、５０℃／分未満の冷却速
度で徐冷を行うのが好ましいことがわかる。
【００５４】以上のように、この第５実施例によれば、
溝１ａが形成された基板１の一主面上にＬＰＥ法により
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２を形成することによりこの溝１ａの
部分に３次元の光導波路３を形成しているので、光導波
路３の屈折率分布を階段状にすることができる。このた
め、光導波路の設計を大幅に簡略化することができ、様
々な用途に対して最適な形状を容易に決定することがで
きる。
溝１ａが形成された基板１の一主面上にＬＰＥ法により
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２を形成することによりこの溝１ａの
部分に３次元の光導波路３を形成しているので、光導波
路３の屈折率分布を階段状にすることができる。このた
め、光導波路の設計を大幅に簡略化することができ、様
々な用途に対して最適な形状を容易に決定することがで
きる。
【００５５】また、溝１ａの幅と深さとはそれぞれある
程度任意に変えることができることから、光導波路３の
幅と厚さとを独立に制御することができ、従って光導波
路の設計の自由度を大きくすることができるという利点
がある。
程度任意に変えることができることから、光導波路３の
幅と厚さとを独立に制御することができ、従って光導波
路の設計の自由度を大きくすることができるという利点
がある。
【００５６】さらに、ＬＰＥ法により形成されるＬｉＮ
ｂＯ3 薄膜２の表面は最終的に平坦化するので、光導波
路３の部分にのみ電極を設けたり、さらに多層膜を積層
したりするなどの、光導波路３の形成後のプロセスを良
好に実行することができ、これによってさらに高機能の
光導波路装置の実現が可能となる。
ｂＯ3 薄膜２の表面は最終的に平坦化するので、光導波
路３の部分にのみ電極を設けたり、さらに多層膜を積層
したりするなどの、光導波路３の形成後のプロセスを良
好に実行することができ、これによってさらに高機能の
光導波路装置の実現が可能となる。
【００５７】また、ＬＰＥ法による成長後にＬｉＮｂＯ
3 薄膜２を徐冷することにより、このＬｉＮｂＯ3 薄膜
２の表面にホールが形成されるのを防止することがで
き、これによって光導波路３における光の散乱因子を除
去し、伝播損の低減を図ることが可能であり、さらには
これらのホールに起因する断線を防止することができる
など、光導波路３の形成後のプロセスの信頼性を高める
ことができる。
3 薄膜２を徐冷することにより、このＬｉＮｂＯ3 薄膜
２の表面にホールが形成されるのを防止することがで
き、これによって光導波路３における光の散乱因子を除
去し、伝播損の低減を図ることが可能であり、さらには
これらのホールに起因する断線を防止することができる
など、光導波路３の形成後のプロセスの信頼性を高める
ことができる。
【００５８】以上、この発明の実施例について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
【００５９】例えば、上述の第１実施例、第２実施例お
よび第３実施例においては、５ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬ
ｉＮｂＯ3 から成る基板１とＬｉＮｂＯ3 薄膜２とによ
る微小構造体にこの発明を適用した場合について説明し
たが、この発明は、基本的には基板と埋め込み用の物質
との任意の組み合わせによる微小構造体に適用すること
が可能である。
よび第３実施例においては、５ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬ
ｉＮｂＯ3 から成る基板１とＬｉＮｂＯ3 薄膜２とによ
る微小構造体にこの発明を適用した場合について説明し
たが、この発明は、基本的には基板と埋め込み用の物質
との任意の組み合わせによる微小構造体に適用すること
が可能である。
【００６０】また、上述の第５実施例においては、Ｌｉ
ＮｂＯ3 薄膜２を用いて光導波路３を形成しているが、
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２以外の誘電体結晶薄膜を用いて光導
波路３を形成してもよい。
ＮｂＯ3 薄膜２を用いて光導波路３を形成しているが、
ＬｉＮｂＯ3 薄膜２以外の誘電体結晶薄膜を用いて光導
波路３を形成してもよい。
【００６１】なお、基板と埋め込み用の物質との組み合
わせとしては、場合によっては、単結晶基板と非晶質薄
膜との組み合わせや非晶質基板と非晶質薄膜との組み合
わせなどを用いてもよい。さらに、埋め込み用の膜の成
長には、スパッタリング法、レーザアブレーション法、
ゾルゲル法などの他の方法を用いてもよい。
わせとしては、場合によっては、単結晶基板と非晶質薄
膜との組み合わせや非晶質基板と非晶質薄膜との組み合
わせなどを用いてもよい。さらに、埋め込み用の膜の成
長には、スパッタリング法、レーザアブレーション法、
ゾルゲル法などの他の方法を用いてもよい。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による微
小構造体によれば、ほぼ平坦な表面を有し、簡便な方法
により単純なプロセスでしかも材料を有効利用しつつ作
製することができ、材料選択の幅が広く、かつ界面のプ
ロファイルが階段状の微小構造体を実現することができ
る。この発明による微小構造体の作製方法によれば、ほ
ぼ平坦な表面を有し、材料選択の幅が広く、かつ界面の
プロファイルが階段状の微小構造体を簡便な方法により
単純なプロセスでしかも材料を有効利用しつつ作製する
ことができる。
小構造体によれば、ほぼ平坦な表面を有し、簡便な方法
により単純なプロセスでしかも材料を有効利用しつつ作
製することができ、材料選択の幅が広く、かつ界面のプ
ロファイルが階段状の微小構造体を実現することができ
る。この発明による微小構造体の作製方法によれば、ほ
ぼ平坦な表面を有し、材料選択の幅が広く、かつ界面の
プロファイルが階段状の微小構造体を簡便な方法により
単純なプロセスでしかも材料を有効利用しつつ作製する
ことができる。
【図１】一主面に溝が形成された基板上にＬＰＥ法によ
りＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキシャル成長させた場合に
溝がどの程度埋められるかについての測定結果を説明す
るための略線図である。
りＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキシャル成長させた場合に
溝がどの程度埋められるかについての測定結果を説明す
るための略線図である。
【図２】溝埋め特性を記述するパラメータγの溝幅依存
性の測定結果の一例を示すグラフである。
性の測定結果の一例を示すグラフである。
【図３】一主面に溝が形成された基板上にＬＰＥ法によ
りＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキシャル成長させた場合に
溝が埋められる様子が溝幅によってどのように変化する
かを説明するための断面図である。
りＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキシャル成長させた場合に
溝が埋められる様子が溝幅によってどのように変化する
かを説明するための断面図である。
【図４】一主面に溝が形成された基板上にＬＰＥ法によ
りＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキシャル成長させた場合に
溝が埋められる様子が溝幅によってどのように変化する
かを説明するための断面図である。
りＬｉＮｂＯ3 薄膜をエピタキシャル成長させた場合に
溝が埋められる様子が溝幅によってどのように変化する
かを説明するための断面図である。
【図５】この発明の第１実施例を説明するための断面図
である。
である。
【図６】この発明の第２実施例を説明するための断面図
である。
である。
【図７】この発明の第３実施例を説明するための断面図
である。
である。
【図８】５ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る
基板の研磨表面の原子間力顕微鏡像を示す略線図であ
る。
基板の研磨表面の原子間力顕微鏡像を示す略線図であ
る。
【図９】５ｍｏｌ％ＭｇＯドープＬｉＮｂＯ3 から成る
基板上にＬＰＥ法によりエピタキシャル成長されたＬｉ
ＮｂＯ3 薄膜の表面の原子間力顕微鏡像を示す略線図で
ある。
基板上にＬＰＥ法によりエピタキシャル成長されたＬｉ
ＮｂＯ3 薄膜の表面の原子間力顕微鏡像を示す略線図で
ある。
【図１０】この発明の第５実施例による光導波路装置を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１１】この発明の第５実施例による光導波路装置の
製造方法を説明するための断面図である。
製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】この発明の第５実施例による光導波路装置の
製造方法においてＬＰＥ法による成長後に１℃／分の冷
却速度で室温まで冷却した後のＬｉＮｂＯ3 薄膜の表面
の原子間力顕微鏡像を示す略線図である。
製造方法においてＬＰＥ法による成長後に１℃／分の冷
却速度で室温まで冷却した後のＬｉＮｂＯ3 薄膜の表面
の原子間力顕微鏡像を示す略線図である。
【図１３】この発明の第５実施例による光導波路装置の
製造方法においてＬＰＥ法による成長後に５０℃／分の
冷却速度で室温まで冷却した後のＬｉＮｂＯ3 薄膜の表
面の原子間力顕微鏡像を示す略線図である。
製造方法においてＬＰＥ法による成長後に５０℃／分の
冷却速度で室温まで冷却した後のＬｉＮｂＯ3 薄膜の表
面の原子間力顕微鏡像を示す略線図である。
１ 基板 １ａ 溝 ２ ＬｉＮｂＯ3 薄膜 ３ 光導波路
Claims (14)
- 【請求項１】 一主面に微小な凹凸が存在する基板の凹
部がエピタキシャル成長法により形成された上記基板と
同一または異なる物質により埋め込まれており、かつ上
記物質の表面はほぼ平坦であることを特徴とする微小構
造体。 - 【請求項２】 上記凹凸は上記一主面に複数の微小な溝
および／または穴が互いに隣接して設けられていること
によるものであることを特徴とする請求項１記載の微小
構造体。 - 【請求項３】 上記溝および／または穴の幅または直径
は１００μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載
の微小構造体。 - 【請求項４】 上記溝および／または穴の幅または直径
は１０μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の
微小構造体。 - 【請求項５】 上記溝および／または穴の間隔は５００
μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の微小構
造体。 - 【請求項６】 上記溝および／または穴の間隔は１００
μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の微小構
造体。 - 【請求項７】 上記溝および／または穴の深さは１００
０μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の微小
構造体。 - 【請求項８】 上記溝および／または穴の深さは２００
μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の微小構
造体。 - 【請求項９】 上記基板はＬｉＮｂＯ3 のエピタキシャ
ル成長が可能な基板であり、上記物質はＬｉＮｂＯ3 で
あることを特徴とする請求項１記載の微小構造体。 - 【請求項１０】 上記エピタキシャル成長法は液相エピ
タキシャル成長法であることを特徴とする請求項１記載
の微小構造体。 - 【請求項１１】 一主面に微小な凹凸が存在する基板上
に上記基板と同一または異なる物質を、上記基板の凹部
が上記物質により埋め込まれ、かつ上記物質の表面がほ
ぼ平坦となるようにエピタキシャル成長法により形成す
るようにしたことを特徴とする微小構造体の作製方法。 - 【請求項１２】 上記基板はＬｉＮｂＯ3 のエピタキシ
ャル成長が可能な基板であり、上記物質はＬｉＮｂＯ3
であることを特徴とする請求項１１記載の微小構造体の
作製方法。 - 【請求項１３】 上記エピタキシャル成長法は液相エピ
タキシャル成長法であることを特徴とする請求項１１記
載の微小構造体の作製方法。 - 【請求項１４】 上記液相エピタキシャル成長法は短時
間液相エピタキシャル成長法であることを特徴とする請
求項１３記載の微小構造体の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25944794A JPH08101320A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 微小構造体およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25944794A JPH08101320A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 微小構造体およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08101320A true JPH08101320A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17334210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25944794A Pending JPH08101320A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 微小構造体およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08101320A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000305117A (ja) * | 1999-02-19 | 2000-11-02 | Fuji Xerox Co Ltd | 光デバイス、光デバイスの駆動方法、及び光デバイスの製造方法 |
| JP2001044463A (ja) * | 1999-07-27 | 2001-02-16 | Canon Inc | 太陽電池およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP25944794A patent/JPH08101320A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000305117A (ja) * | 1999-02-19 | 2000-11-02 | Fuji Xerox Co Ltd | 光デバイス、光デバイスの駆動方法、及び光デバイスの製造方法 |
| JP2001044463A (ja) * | 1999-07-27 | 2001-02-16 | Canon Inc | 太陽電池およびその製造方法 |
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