JPH10133237A - 光導波路素子の電極およびその形成方法 - Google Patents
光導波路素子の電極およびその形成方法Info
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- JPH10133237A JPH10133237A JP8284800A JP28480096A JPH10133237A JP H10133237 A JPH10133237 A JP H10133237A JP 8284800 A JP8284800 A JP 8284800A JP 28480096 A JP28480096 A JP 28480096A JP H10133237 A JPH10133237 A JP H10133237A
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- G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プロトン交換チャンネル光導波路を有する光
導波路素子の光導波路に電圧を印加する電極を、その縁
部がチャンネル光導波路の縁部と整合する位置に精度良
く形成し、また素子の高速動作を可能にする。 【解決手段】 基板10の表面にＴａ膜21、Ａｕ膜22およ
びＴａ膜23をこの順に成膜し、それを光導波路形成のた
めのプロトン交換のマスクとして使用する。その後Ｔａ
膜21およびＡｕ膜22を所定形状に加工し、それらの上に
Ａｕ27をメッキして電極として用いる。
導波路素子の光導波路に電圧を印加する電極を、その縁
部がチャンネル光導波路の縁部と整合する位置に精度良
く形成し、また素子の高速動作を可能にする。 【解決手段】 基板10の表面にＴａ膜21、Ａｕ膜22およ
びＴａ膜23をこの順に成膜し、それを光導波路形成のた
めのプロトン交換のマスクとして使用する。その後Ｔａ
膜21およびＡｕ膜22を所定形状に加工し、それらの上に
Ａｕ27をメッキして電極として用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロトン交換によ
りチャンネル光導波路が形成された光導波路素子におい
て、チャンネル光導波路に電圧を印加する電極に関する
ものである。
りチャンネル光導波路が形成された光導波路素子におい
て、チャンネル光導波路に電圧を印加する電極に関する
ものである。
【０００２】また本発明は、このような光導波路素子の
電極を形成する方法に関するものである。
電極を形成する方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来より、基板上にチャンネル光導波路
が形成された光導波路素子が種々提供されている。そし
て、チャンネル光導波路を形成する方法の１つとして、
プロトン交換法が知られている。
が形成された光導波路素子が種々提供されている。そし
て、チャンネル光導波路を形成する方法の１つとして、
プロトン交換法が知られている。
【０００４】このプロトン交換法によるチャンネル光導
波路の作成は、基板表面に金属膜を成膜し、この金属膜
を所定形状の開口が残るようにエッチングし、この金属
膜をマスクとして基板表面にプロトン交換処理を施す、
という手順でなされる。
波路の作成は、基板表面に金属膜を成膜し、この金属膜
を所定形状の開口が残るようにエッチングし、この金属
膜をマスクとして基板表面にプロトン交換処理を施す、
という手順でなされる。
【０００５】ところで、上述のような光導波路素子にお
いては、チャンネル光導波路に近接させて、あるいは直
上に電極を配設し、該電極からチャンネル光導波路に電
圧を印加させることが多い。従来この種の電極は、図９
に示すような方法によって形成されていた。すなわち （１）（この番号は図中の番号と対応している）まず基
板１上にＣｒ膜等の金属膜２を成膜し、（２）この金属
膜２の上にフォトリソ法により所定形状としたレジスト
３を残し、（３）このレジスト３をマスクとして金属膜
２を、所定形状の開口４が残るようにエッチングした
後、レジスト３を除去し、（４）次に、この金属膜２を
マスクとしてプロトン交換を行なって、基板１の表面部
分にチャンネル光導波路５を形成し、（５）金属膜２を
すべてエッチングにより除去し、また必要に応じてその
後アニールし、（６）その上にＡｌ等からなる導電性膜
７を成膜し、（７）この導電性膜７の上に、フォトリソ
法によりチャンネル光導波路５に対面する部分は除かれ
たレジスト８を残し、（８）次に上記レジスト８をマス
クとしてエッチングを行ない、導電性膜７のチャンネル
光導波路５に対面する部分を取り除く。
いては、チャンネル光導波路に近接させて、あるいは直
上に電極を配設し、該電極からチャンネル光導波路に電
圧を印加させることが多い。従来この種の電極は、図９
に示すような方法によって形成されていた。すなわち （１）（この番号は図中の番号と対応している）まず基
板１上にＣｒ膜等の金属膜２を成膜し、（２）この金属
膜２の上にフォトリソ法により所定形状としたレジスト
３を残し、（３）このレジスト３をマスクとして金属膜
２を、所定形状の開口４が残るようにエッチングした
後、レジスト３を除去し、（４）次に、この金属膜２を
マスクとしてプロトン交換を行なって、基板１の表面部
分にチャンネル光導波路５を形成し、（５）金属膜２を
すべてエッチングにより除去し、また必要に応じてその
後アニールし、（６）その上にＡｌ等からなる導電性膜
７を成膜し、（７）この導電性膜７の上に、フォトリソ
法によりチャンネル光導波路５に対面する部分は除かれ
たレジスト８を残し、（８）次に上記レジスト８をマス
クとしてエッチングを行ない、導電性膜７のチャンネル
光導波路５に対面する部分を取り除く。
【０００６】以上の処理により、各チャンネル光導波路
５の左右両側部分において導電性膜７が残るので、これ
らの導電性膜７を電極として用いれば、各チャンネル光
導波路５に電圧を印加することができる。
５の左右両側部分において導電性膜７が残るので、これ
らの導電性膜７を電極として用いれば、各チャンネル光
導波路５に電圧を印加することができる。
【０００７】しかし上記の方法においては、フォトリソ
法により（７）のようにレジスト８を残す際に、露光装
置の精度や作業者の熟練度に起因するバラツキにより、
フォトマスクを正確に所定位置に配置することができな
い。そのため、電極（導電性膜）７は図１０に拡大して
示すように、その縁部がチャンネル光導波路５の縁部と
整合する正規の位置から、アライメントエラーＬだけず
れて形成され、これが性能のバラツキ、ひいては歩留ま
りの低下の原因となっていた。
法により（７）のようにレジスト８を残す際に、露光装
置の精度や作業者の熟練度に起因するバラツキにより、
フォトマスクを正確に所定位置に配置することができな
い。そのため、電極（導電性膜）７は図１０に拡大して
示すように、その縁部がチャンネル光導波路５の縁部と
整合する正規の位置から、アライメントエラーＬだけず
れて形成され、これが性能のバラツキ、ひいては歩留ま
りの低下の原因となっていた。
【０００８】このような問題を解決できる光導波路素子
の電極形成方法として、特開平７−１４６４５７号に示
されるものが知られている。この電極形成方法は、プロ
トン交換時に光導波路パターンを設定するためのマスク
として用いられた金属膜を残しておいて、それを電極と
して利用するようにしたものであり、具体的には、基板
表面に金属膜を成膜し、この金属膜を所定形状の開口が
残るように加工し、この金属膜をマスクとして基板表面
にプロトン交換処理を施し、チャンネル光導波路を形成
した後、上記金属膜を、上記開口の縁部の少なくとも一
部が残る状態に加工して、電圧印加用電極とするように
したものである。
の電極形成方法として、特開平７−１４６４５７号に示
されるものが知られている。この電極形成方法は、プロ
トン交換時に光導波路パターンを設定するためのマスク
として用いられた金属膜を残しておいて、それを電極と
して利用するようにしたものであり、具体的には、基板
表面に金属膜を成膜し、この金属膜を所定形状の開口が
残るように加工し、この金属膜をマスクとして基板表面
にプロトン交換処理を施し、チャンネル光導波路を形成
した後、上記金属膜を、上記開口の縁部の少なくとも一
部が残る状態に加工して、電圧印加用電極とするように
したものである。
【０００９】この特開平７−１４６４５７号に示される
電極形成方法において、金属膜を所定形状の開口が残る
ように加工するためにはエッチングが採用され、またこ
のエッチングの他に、リフトオフを採用することもでき
る。
電極形成方法において、金属膜を所定形状の開口が残る
ように加工するためにはエッチングが採用され、またこ
のエッチングの他に、リフトオフを採用することもでき
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにエッチン
グやリフトオフによって金属膜を加工する場合は、その
膜厚は厚くても数百ｎｍ程度が限度である。このように
比較的薄い金属膜を電極として用いると、電極の抵抗が
高くなって、光導波路素子の高速動作（例えば数百ＭＨ
ｚ以上の高速変調）が困難になるという問題が生じる。
グやリフトオフによって金属膜を加工する場合は、その
膜厚は厚くても数百ｎｍ程度が限度である。このように
比較的薄い金属膜を電極として用いると、電極の抵抗が
高くなって、光導波路素子の高速動作（例えば数百ＭＨ
ｚ以上の高速変調）が困難になるという問題が生じる。
【００１１】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、縁部がチャンネル光導波路の縁部と整合する位
置に精度良く形成されて、その上、光導波路素子の高速
動作を可能にする、光導波路素子の電極を提供すること
を目的とするものである。
であり、縁部がチャンネル光導波路の縁部と整合する位
置に精度良く形成されて、その上、光導波路素子の高速
動作を可能にする、光導波路素子の電極を提供すること
を目的とするものである。
【００１２】また本発明は、そのような光導波路素子の
電極を形成可能な方法を提供することを目的とするもの
である。
電極を形成可能な方法を提供することを目的とするもの
である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明による光導波路素
子の電極形成方法は、前記特開平７−１４６４５７号の
方法と同様に、プロトン交換時に光導波路パターンを設
定するためのマスクとして用いられた金属膜を残してお
いて、それにメッキを施して厚さを増した上で電極とし
て利用するようにしたものである。
子の電極形成方法は、前記特開平７−１４６４５７号の
方法と同様に、プロトン交換時に光導波路パターンを設
定するためのマスクとして用いられた金属膜を残してお
いて、それにメッキを施して厚さを増した上で電極とし
て利用するようにしたものである。
【００１４】すなわち本発明による第１の光導波路素子
の電極形成方法は、さらに具体的には、基板表面に金属
膜を成膜し、この金属膜を所定形状の開口が残るように
加工し、この金属膜をマスクとして基板表面にプロトン
交換処理を施し、チャンネル光導波路を形成した後、上
記金属膜を、上記開口の縁部の少なくとも一部を残した
状態にしてその上にメッキ金属をメッキし、これらの金
属膜およびメッキ金属の積層体を所定形状に加工して、
チャンネル光導波路に電圧を印加するための電極とする
ことを特徴とするものである。
の電極形成方法は、さらに具体的には、基板表面に金属
膜を成膜し、この金属膜を所定形状の開口が残るように
加工し、この金属膜をマスクとして基板表面にプロトン
交換処理を施し、チャンネル光導波路を形成した後、上
記金属膜を、上記開口の縁部の少なくとも一部を残した
状態にしてその上にメッキ金属をメッキし、これらの金
属膜およびメッキ金属の積層体を所定形状に加工して、
チャンネル光導波路に電圧を印加するための電極とする
ことを特徴とするものである。
【００１５】また本発明による第２の光導波路素子の電
極形成方法は、チャンネル光導波路を形成する工程まで
は上記第１の方法と同様で、その後上記金属膜を、上記
開口の縁部の少なくとも一部を残して所定形状に加工
し、この金属膜の上にメッキ金属をメッキして、これら
の金属膜およびメッキ金属の積層体をチャンネル光導波
路に電圧を印加するための電極とすることを特徴とする
ものである。
極形成方法は、チャンネル光導波路を形成する工程まで
は上記第１の方法と同様で、その後上記金属膜を、上記
開口の縁部の少なくとも一部を残して所定形状に加工
し、この金属膜の上にメッキ金属をメッキして、これら
の金属膜およびメッキ金属の積層体をチャンネル光導波
路に電圧を印加するための電極とすることを特徴とする
ものである。
【００１６】また本発明による第３の光導波路素子の電
極形成方法は、上記第１あるいは２の電極形成方法にお
いて、プロトン交換処理の後、前記メッキを行なう前
に、基板上にネガ型のフォトレジストを塗布し、次いで
上記金属膜をフォトマスクとして基板側から上記フォト
レジストに露光し、このフォトレジストのチャンネル光
導波路上にあって感光した部分を残し、感光しなかった
部分を除去した後、残ったフォトレジストをマスクとし
て上記メッキを行なうことを特徴とするものである。
極形成方法は、上記第１あるいは２の電極形成方法にお
いて、プロトン交換処理の後、前記メッキを行なう前
に、基板上にネガ型のフォトレジストを塗布し、次いで
上記金属膜をフォトマスクとして基板側から上記フォト
レジストに露光し、このフォトレジストのチャンネル光
導波路上にあって感光した部分を残し、感光しなかった
部分を除去した後、残ったフォトレジストをマスクとし
て上記メッキを行なうことを特徴とするものである。
【００１７】一方、本発明による光導波路素子の電極
は、プロトン交換チャンネル光導波路が形成された光導
波路素子の基板上において、このチャンネル光導波路の
縁部と整合する状態に形成され、該光導波路に電圧を印
加する電極において、基板上に形成されてプロトン交換
を行なう際にマスクとして用いられた金属膜、およびこ
の金属膜の上にメッキされたメッキ金属の積層体からな
ることを特徴とするものである。
は、プロトン交換チャンネル光導波路が形成された光導
波路素子の基板上において、このチャンネル光導波路の
縁部と整合する状態に形成され、該光導波路に電圧を印
加する電極において、基板上に形成されてプロトン交換
を行なう際にマスクとして用いられた金属膜、およびこ
の金属膜の上にメッキされたメッキ金属の積層体からな
ることを特徴とするものである。
【００１８】なお上記構成の光導波路素子の電極におい
て、好ましくは、基板と金属膜との間にバッファ層が形
成される。
て、好ましくは、基板と金属膜との間にバッファ層が形
成される。
【００１９】
【発明の効果】プロトン交換時に光導波路パターンを設
定するためのマスクとして用いられた金属膜は、当然、
その縁部がチャンネル光導波路の縁部と整合している。
したがってこの金属膜をメッキ下地として電極を形成す
れば、電極の縁部をチャンネル光導波路の縁部と精度良
く整合させることができる。
定するためのマスクとして用いられた金属膜は、当然、
その縁部がチャンネル光導波路の縁部と整合している。
したがってこの金属膜をメッキ下地として電極を形成す
れば、電極の縁部をチャンネル光導波路の縁部と精度良
く整合させることができる。
【００２０】そして、このような金属膜およびメッキ金
属の積層体を電極とすれば、金属膜をそのまま電極とす
る場合よりも電極の厚さが増して抵抗が低下するから、
該電極からチャンネル光導波路に電圧を印加する光導波
路素子が高速動作可能なものとなる。
属の積層体を電極とすれば、金属膜をそのまま電極とす
る場合よりも電極の厚さが増して抵抗が低下するから、
該電極からチャンネル光導波路に電圧を印加する光導波
路素子が高速動作可能なものとなる。
【００２１】なお、金属膜の縁部がチャンネル光導波路
の縁部とせっかく整合していても、メッキをした際にメ
ッキ金属がチャンネル光導波路の上部まで回り込んでし
まうと、電極とチャンネル光導波路の各縁部が整合しな
い状態となり、結局、図１０に示したアライメントエラ
ーＬが存在する場合と同様の問題を招いてしまう。
の縁部とせっかく整合していても、メッキをした際にメ
ッキ金属がチャンネル光導波路の上部まで回り込んでし
まうと、電極とチャンネル光導波路の各縁部が整合しな
い状態となり、結局、図１０に示したアライメントエラ
ーＬが存在する場合と同様の問題を招いてしまう。
【００２２】本発明による第３の光導波路素子の電極形
成方法は、このような問題も確実に防止できるものとな
っている。すなわちこの第３の方法においては、プロト
ン交換処理後に塗布したネガ型のフォトレジストを、金
属膜をフォトマスクとして基板側から露光することによ
り、このフォトレジストをチャンネル光導波路上におい
てそれと正確に整合する状態に残すことができる。そこ
で、この残ったフォトレジストをマスクとしてメッキを
行なえば、メッキ金属がチャンネル光導波路の上部まで
回り込むことがなくなり、メッキ金属の縁部をチャンネ
ル光導波路の縁部と正確に整合させることができる。
成方法は、このような問題も確実に防止できるものとな
っている。すなわちこの第３の方法においては、プロト
ン交換処理後に塗布したネガ型のフォトレジストを、金
属膜をフォトマスクとして基板側から露光することによ
り、このフォトレジストをチャンネル光導波路上におい
てそれと正確に整合する状態に残すことができる。そこ
で、この残ったフォトレジストをマスクとしてメッキを
行なえば、メッキ金属がチャンネル光導波路の上部まで
回り込むことがなくなり、メッキ金属の縁部をチャンネ
ル光導波路の縁部と正確に整合させることができる。
【００２３】一方、本発明による光導波路素子の電極に
おいて、基板と金属膜との間にバッファ層を形成してお
くと、電極による光の伝搬損を低減することができる。
おいて、基板と金属膜との間にバッファ層を形成してお
くと、電極による光の伝搬損を低減することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態による光導波路素子の電極形成方法の処理の流れ
を示すものである。また図２は、この処理の流れにおけ
る光導波路基板の平面形状を示している。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実
施形態による光導波路素子の電極形成方法の処理の流れ
を示すものである。また図２は、この処理の流れにおけ
る光導波路基板の平面形状を示している。
【００２５】説明を容易にするため、まず完成した光導
波路素子について説明する。図２の（６）は、完成した
光導波路素子の平面形状を示している。この光導波路素
子は、例えばＬｉＮｂＯ3 結晶のＸ板からなる基板10の
表面部分に方向性光結合器を構成する２本のチャンネル
光導波路11、11がＹ方向に設けられ、そしてこれらのチ
ャンネル光導波路11、11の相近接して平行に延びている
部分の各左右側部に電極12、13、14が形成されてなるも
のである。電極12、14は図示外の駆動回路に接続され、
また電極13もパッド電極16を介して上記駆動回路に接続
され、各チャンネル光導波路11に所定の電圧を印加する
ために使用される。
波路素子について説明する。図２の（６）は、完成した
光導波路素子の平面形状を示している。この光導波路素
子は、例えばＬｉＮｂＯ3 結晶のＸ板からなる基板10の
表面部分に方向性光結合器を構成する２本のチャンネル
光導波路11、11がＹ方向に設けられ、そしてこれらのチ
ャンネル光導波路11、11の相近接して平行に延びている
部分の各左右側部に電極12、13、14が形成されてなるも
のである。電極12、14は図示外の駆動回路に接続され、
また電極13もパッド電極16を介して上記駆動回路に接続
され、各チャンネル光導波路11に所定の電圧を印加する
ために使用される。
【００２６】ここで電極12、13、14は、平面視状態でそ
れぞれの縁部が各チャンネル光導波路11の縁部と正確に
整合するように配設する必要がある。そうでなければ、
各チャンネル光導波路11に所定の電圧を印加することが
困難となる。
れぞれの縁部が各チャンネル光導波路11の縁部と正確に
整合するように配設する必要がある。そうでなければ、
各チャンネル光導波路11に所定の電圧を印加することが
困難となる。
【００２７】以下、このように電極12、13、14を配設可
能にした本発明による光導波路素子の電極形成方法を、
図１を参照して説明する。なお、以下の説明では各工程
に順次（１）（２）（３）…の番号を付して示すが、こ
れらの番号は図１中の番号と対応している。
能にした本発明による光導波路素子の電極形成方法を、
図１を参照して説明する。なお、以下の説明では各工程
に順次（１）（２）（３）…の番号を付して示すが、こ
れらの番号は図１中の番号と対応している。
【００２８】（１）まず基板10上に、公知のリソグラフ
ィ法により、チャンネル光導波路11の形状のレジストパ
ターン20を形成する。図２の（１）は、この状態を示し
ている。なお図１の（１）〜（８）はそれぞれ、図２の
Ａ−Ａ線に沿った部分の立断面形状を示している。
ィ法により、チャンネル光導波路11の形状のレジストパ
ターン20を形成する。図２の（１）は、この状態を示し
ている。なお図１の（１）〜（８）はそれぞれ、図２の
Ａ−Ａ線に沿った部分の立断面形状を示している。
【００２９】（２）その上に、スパッタによりＴａ膜2
1、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をこの順に成膜する。Ｔａ膜2
1、Ａｕ膜22およびＴａ膜23の膜厚は、それぞれ一例と
して15ｎｍ、100 ｎｍ、15ｎｍとする。
1、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をこの順に成膜する。Ｔａ膜2
1、Ａｕ膜22およびＴａ膜23の膜厚は、それぞれ一例と
して15ｎｍ、100 ｎｍ、15ｎｍとする。
【００３０】（３）基板10をアセトンに浸漬し、超音波
洗浄を行なって、レジストパターン２０およびその上の
Ｔａ膜２１、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をリフトオフ除去す
る。図２の（２）は、この状態を示している。
洗浄を行なって、レジストパターン２０およびその上の
Ｔａ膜２１、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をリフトオフ除去す
る。図２の（２）は、この状態を示している。
【００３１】（４）150 ℃〜200 ℃に加熱したピロリン
酸中に基板10を所定時間浸漬し、それにより基板10の露
出部分をプロトン交換して、基板10の表面部分にチャン
ネル光導波路11を形成する。このチャンネル光導波路11
は、プロトン交換時にＴａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23が
マスクとして作用するので、上記レジストパターン20の
形状に対応した形状のものとなる。
酸中に基板10を所定時間浸漬し、それにより基板10の露
出部分をプロトン交換して、基板10の表面部分にチャン
ネル光導波路11を形成する。このチャンネル光導波路11
は、プロトン交換時にＴａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23が
マスクとして作用するので、上記レジストパターン20の
形状に対応した形状のものとなる。
【００３２】（５）洗浄後、340 ℃〜400 ℃で所定時間
熱処理した後、フッ硝酸（１：２）により表面のＴａ膜
23をエッチング除去する。
熱処理した後、フッ硝酸（１：２）により表面のＴａ膜
23をエッチング除去する。
【００３３】その後、中央の電極とパッド電極を接続す
る配線を形成するため、この配線部分が開口したレジス
トパターンをリソグラフィ法により形成する。次いでＡ
ｕ／Ｃｒを低抵抗加熱真空蒸着し、上記レジストパター
ンをリフトオフ除去すると、図２の（３）に示すように
Ａｕ／Ｃｒからなる接続配線25が形成される。
る配線を形成するため、この配線部分が開口したレジス
トパターンをリソグラフィ法により形成する。次いでＡ
ｕ／Ｃｒを低抵抗加熱真空蒸着し、上記レジストパター
ンをリフトオフ除去すると、図２の（３）に示すように
Ａｕ／Ｃｒからなる接続配線25が形成される。
【００３４】（６）次に基板上にネガ型のフォトレジス
ト26を塗布し、電極12、13、14およびパッド電極16（図
２の（６）参照）の周縁形状に合わせた形状のフォトマ
スクを配して基板表側から露光し、該フォトマスクに隠
されていない部分のフォトレジスト26を感光させる。そ
の後Ｔａ膜21およびＡｕ膜22をマスクとして作用させて
基板裏側から露光し、チャンネル光導波路11の直上部分
のフォトレジスト26を感光させる（接続配線25の部分は
感光しない）。次いで現像を行なうと、フォトレジスト
26の感光した部分のみが残ってなるレジストパターンが
形成される。図２の（４）は、この状態を示している。
なお、上記基板表側からの露光と裏側からの露光の順序
は、逆にしても構わない。
ト26を塗布し、電極12、13、14およびパッド電極16（図
２の（６）参照）の周縁形状に合わせた形状のフォトマ
スクを配して基板表側から露光し、該フォトマスクに隠
されていない部分のフォトレジスト26を感光させる。そ
の後Ｔａ膜21およびＡｕ膜22をマスクとして作用させて
基板裏側から露光し、チャンネル光導波路11の直上部分
のフォトレジスト26を感光させる（接続配線25の部分は
感光しない）。次いで現像を行なうと、フォトレジスト
26の感光した部分のみが残ってなるレジストパターンが
形成される。図２の（４）は、この状態を示している。
なお、上記基板表側からの露光と裏側からの露光の順序
は、逆にしても構わない。
【００３５】（７）上記フォトレジスト26のパターンを
マスクとして、電解メッキによりＡｕ27を例えば１〜４
μｍの厚さにメッキする。
マスクとして、電解メッキによりＡｕ27を例えば１〜４
μｍの厚さにメッキする。
【００３６】（８）プラズマアッシャーまたはレジスト
剥離液によりフォトレジスト26のパターンを除去し（図
２の（５）参照）、また上記（７）でメッキされたＡｕ
27をマスクとして、Ａｕ膜22およびＴａ膜21をエッチン
グ除去する。以上の処理により、それぞれＴａ膜21、Ａ
ｕ膜22、および厚いＡｕ27の積層体からなる電極12、1
3、14並びにパッド電極16が形成される（図２の（６）
参照）。また接続配線25も、Ａｕ27でメッキされて厚い
ものとなる。
剥離液によりフォトレジスト26のパターンを除去し（図
２の（５）参照）、また上記（７）でメッキされたＡｕ
27をマスクとして、Ａｕ膜22およびＴａ膜21をエッチン
グ除去する。以上の処理により、それぞれＴａ膜21、Ａ
ｕ膜22、および厚いＡｕ27の積層体からなる電極12、1
3、14並びにパッド電極16が形成される（図２の（６）
参照）。また接続配線25も、Ａｕ27でメッキされて厚い
ものとなる。
【００３７】こうして形成された電極12、13、14は、チ
ャンネル光導波路11の形状を規定したＴａ膜21およびＡ
ｕ膜22の縁部をそのまま残して形成され、しかも、それ
らの上にメッキされたＡｕ27はチャンネル光導波路11上
に形成されたフォトレジスト26のパターンにより、該光
導波路11上への回り込みが防止されているから、各電極
12、13、14のチャンネル光導波路11側の縁部は、該チャ
ンネル光導波路11の側縁部と精度良く整合するものとな
る。
ャンネル光導波路11の形状を規定したＴａ膜21およびＡ
ｕ膜22の縁部をそのまま残して形成され、しかも、それ
らの上にメッキされたＡｕ27はチャンネル光導波路11上
に形成されたフォトレジスト26のパターンにより、該光
導波路11上への回り込みが防止されているから、各電極
12、13、14のチャンネル光導波路11側の縁部は、該チャ
ンネル光導波路11の側縁部と精度良く整合するものとな
る。
【００３８】そして、電極12、13、14並びにパッド電極
16は、Ｔａ膜21およびＡｕ膜22の上に厚いＡｕ27をメッ
キしてなるものであるから抵抗が低く、したがって、例
えば数百ＭＨｚ以上の高い周波数でチャンネル光導波路
11に電圧印加することも可能となり、光導波路素子の高
速駆動が実現される。
16は、Ｔａ膜21およびＡｕ膜22の上に厚いＡｕ27をメッ
キしてなるものであるから抵抗が低く、したがって、例
えば数百ＭＨｚ以上の高い周波数でチャンネル光導波路
11に電圧印加することも可能となり、光導波路素子の高
速駆動が実現される。
【００３９】また上記（３）の工程において、レジスト
パターン20およびその上のＴａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜
23がリフトオフで除去されるが、このときＡｕ膜22は露
出していないので、Ａｕ粒子の再付着によるショート等
の問題や、Ａｕの表面の汚れによる密着悪化の問題が防
止される。
パターン20およびその上のＴａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜
23がリフトオフで除去されるが、このときＡｕ膜22は露
出していないので、Ａｕ粒子の再付着によるショート等
の問題や、Ａｕの表面の汚れによる密着悪化の問題が防
止される。
【００４０】このように、レジストパターン20およびそ
の上のＴａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をリフトオフして
プロトン交換用の開口を形成する場合は、エッチングを
適用する場合よりも開口の寸法精度が高くなり、ひいて
はチャンネル光導波路11の寸法精度が高くなる。
の上のＴａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をリフトオフして
プロトン交換用の開口を形成する場合は、エッチングを
適用する場合よりも開口の寸法精度が高くなり、ひいて
はチャンネル光導波路11の寸法精度が高くなる。
【００４１】さらに、プロトン交換の後に、汚染物質が
付着していることが多いＴａ膜23を除去すると、清浄な
Ａｕ膜22の表面が得られる。これにより、Ａｕ膜22とパ
ッド接続配線25との接触抵抗を低減できることは勿論、
Ａｕ27をメッキする際のメッキ液の濡れ性が良好となる
ため、均一なメッキ膜が得られるようになる。
付着していることが多いＴａ膜23を除去すると、清浄な
Ａｕ膜22の表面が得られる。これにより、Ａｕ膜22とパ
ッド接続配線25との接触抵抗を低減できることは勿論、
Ａｕ27をメッキする際のメッキ液の濡れ性が良好となる
ため、均一なメッキ膜が得られるようになる。
【００４２】なお、チャンネル光導波路11上を横切る接
続配線25の幅、つまり導波方向の寸法は、50μｍ以下と
するのが望ましい。そのようにすれば、この接続配線25
による光の伝搬損を５％程度まで低減させることができ
る。
続配線25の幅、つまり導波方向の寸法は、50μｍ以下と
するのが望ましい。そのようにすれば、この接続配線25
による光の伝搬損を５％程度まで低減させることができ
る。
【００４３】また、プロトン交換前に基板表面に付着し
た細かいゴミを除去するために、ブラシスクラブ等の物
理的除去法を採用しても、比較的硬いＴａ膜23は傷付く
ことがなく、よってチャンネル光導波路11のパターン欠
陥が生じ難くなっている。
た細かいゴミを除去するために、ブラシスクラブ等の物
理的除去法を採用しても、比較的硬いＴａ膜23は傷付く
ことがなく、よってチャンネル光導波路11のパターン欠
陥が生じ難くなっている。
【００４４】以上の実施形態では、Ａｕ27をメッキして
からＴａ膜21およびＡｕ膜22を所定形状に加工している
が、Ｔａ膜21およびＡｕ膜22を所定形状に加工してから
Ａｕ27をメッキすることも可能である。以下、そのよう
にした本発明の第２の実施形態について、図３および４
を参照して説明する。なお、以下の説明でも各工程に順
次（１）（２）（３）…の番号を付して示すが、これら
の番号は図３中の番号と対応している。
からＴａ膜21およびＡｕ膜22を所定形状に加工している
が、Ｔａ膜21およびＡｕ膜22を所定形状に加工してから
Ａｕ27をメッキすることも可能である。以下、そのよう
にした本発明の第２の実施形態について、図３および４
を参照して説明する。なお、以下の説明でも各工程に順
次（１）（２）（３）…の番号を付して示すが、これら
の番号は図３中の番号と対応している。
【００４５】（１）まず基板10上に、公知のリソグラフ
ィ法により、チャンネル光導波路11の形状のレジストパ
ターン20を形成する。図４の（１）は、この状態を示し
ている。なお図３の（１）〜（８）はそれぞれ、図４の
Ｂ−Ｂ線に沿った部分の立断面形状を示している。
ィ法により、チャンネル光導波路11の形状のレジストパ
ターン20を形成する。図４の（１）は、この状態を示し
ている。なお図３の（１）〜（８）はそれぞれ、図４の
Ｂ−Ｂ線に沿った部分の立断面形状を示している。
【００４６】（２）その上に、スパッタによりＴａ膜2
1、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をこの順に成膜する。Ｔａ膜2
1、Ａｕ膜22およびＴａ膜23の膜厚は、それぞれ一例と
して15ｎｍ、100 ｎｍ、15ｎｍとする。
1、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をこの順に成膜する。Ｔａ膜2
1、Ａｕ膜22およびＴａ膜23の膜厚は、それぞれ一例と
して15ｎｍ、100 ｎｍ、15ｎｍとする。
【００４７】（３）基板10をアセトンに浸漬し、超音波
洗浄を行なって、レジストパターン20およびその上のＴ
ａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をリフトオフ除去する。図
４の（２）は、この状態を示している。
洗浄を行なって、レジストパターン20およびその上のＴ
ａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23をリフトオフ除去する。図
４の（２）は、この状態を示している。
【００４８】０（４）150 ℃〜200 ℃に加熱したピロリ
ン酸中に基板10を所定時間浸漬し、それにより基板10の
露出部分をプロトン交換して、基板10の表面部分にチャ
ンネル光導波路11を形成する。このチャンネル光導波路
11は、プロトン交換時にＴａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23
がマスクとして作用するので、上記レジストパターン20
の形状に対応した形状のものとなる。
ン酸中に基板10を所定時間浸漬し、それにより基板10の
露出部分をプロトン交換して、基板10の表面部分にチャ
ンネル光導波路11を形成する。このチャンネル光導波路
11は、プロトン交換時にＴａ膜21、Ａｕ膜22、Ｔａ膜23
がマスクとして作用するので、上記レジストパターン20
の形状に対応した形状のものとなる。
【００４９】（５）洗浄後、340 ℃〜400 ℃で所定時間
熱処理した後、フッ硝酸（１：２）により表面のＴａ膜
23をエッチング除去する。
熱処理した後、フッ硝酸（１：２）により表面のＴａ膜
23をエッチング除去する。
【００５０】その後、図４の（３）に示すように電極形
状を規定するレジストパターン30を形成し、このレジス
トパターン30をマスクとしてＴａ膜21およびＡｕ膜22を
エッチングし、それらを図４の（４）に示す形状にす
る。
状を規定するレジストパターン30を形成し、このレジス
トパターン30をマスクとしてＴａ膜21およびＡｕ膜22を
エッチングし、それらを図４の（４）に示す形状にす
る。
【００５１】次に、中央の電極とパッド電極を接続する
配線を形成するため、この配線部分が開口したレジスト
パターンをリソグラフィ法により形成する。次いでＡｕ
／Ｃｒを低抵抗加熱真空蒸着し、上記レジストパターン
をリフトオフ除去すると、図４の（５）に示すようにＡ
ｕ／Ｃｒからなる接続配線25が形成される。
配線を形成するため、この配線部分が開口したレジスト
パターンをリソグラフィ法により形成する。次いでＡｕ
／Ｃｒを低抵抗加熱真空蒸着し、上記レジストパターン
をリフトオフ除去すると、図４の（５）に示すようにＡ
ｕ／Ｃｒからなる接続配線25が形成される。
【００５２】（６）次に基板上にネガ型のフォトレジス
ト26を塗布した後、Ｔａ膜21およびＡｕ膜22をマスクと
して作用させて基板裏側から露光し、チャンネル光導波
路11の直上部分のフォトレジスト26を感光させる（接続
配線25の部分は感光しない）。次いで現像を行なうと、
フォトレジスト26の感光した部分のみが残ってなるレジ
ストパターンが形成される。図４の（６）は、この状態
を示している。
ト26を塗布した後、Ｔａ膜21およびＡｕ膜22をマスクと
して作用させて基板裏側から露光し、チャンネル光導波
路11の直上部分のフォトレジスト26を感光させる（接続
配線25の部分は感光しない）。次いで現像を行なうと、
フォトレジスト26の感光した部分のみが残ってなるレジ
ストパターンが形成される。図４の（６）は、この状態
を示している。
【００５３】（７）上記フォトレジスト26のパターンを
マスクとして、電解メッキによりＡｕ27を例えば１〜４
μｍの厚さにメッキする。
マスクとして、電解メッキによりＡｕ27を例えば１〜４
μｍの厚さにメッキする。
【００５４】次に、プラズマアッシャーまたはレジスト
剥離液により、フォトレジスト26のパターンを除去す
る。図４の（７）は、この状態を示している。
剥離液により、フォトレジスト26のパターンを除去す
る。図４の（７）は、この状態を示している。
【００５５】（８）その後基板10を、図４の（７）に一
点鎖線で示す位置で切断し、外側の部分を除去する。以
上の処理により、それぞれＴａ膜21、Ａｕ膜22、および
厚いＡｕ27の積層体からなる電極12、13、14並びにパッ
ド電極16が形成される。図４の（８）は、この状態を示
している。
点鎖線で示す位置で切断し、外側の部分を除去する。以
上の処理により、それぞれＴａ膜21、Ａｕ膜22、および
厚いＡｕ27の積層体からなる電極12、13、14並びにパッ
ド電極16が形成される。図４の（８）は、この状態を示
している。
【００５６】以上の第２の実施形態においても、基本的
に第１の実施形態におけるのと同様の効果が得られる。
に第１の実施形態におけるのと同様の効果が得られる。
【００５７】次に図５および６を参照して、本発明の第
３の実施形態について説明する。なお、以下の説明でも
各工程に順次（１）（２）（３）…の番号を付して示す
が、これらの番号は図５中の番号と対応している。
３の実施形態について説明する。なお、以下の説明でも
各工程に順次（１）（２）（３）…の番号を付して示す
が、これらの番号は図５中の番号と対応している。
【００５８】（１）まず、例えば第１の実施形態におけ
るのと同様にして、図１の（５）に示されるもの、つま
り基板10上に２本のチャンネル光導波路11が形成された
ものを得る。図６の（１）は、この状態を示している。
なお図５の（１）〜（５）はそれぞれ、図６のＣ−Ｃ線
に沿った部分の立断面形状を示している。
るのと同様にして、図１の（５）に示されるもの、つま
り基板10上に２本のチャンネル光導波路11が形成された
ものを得る。図６の（１）は、この状態を示している。
なお図５の（１）〜（５）はそれぞれ、図６のＣ−Ｃ線
に沿った部分の立断面形状を示している。
【００５９】（２）次に基板上にポジ型のフォトレジス
ト40を塗布した後、基板裏側にフォトマスク41（平面形
状を図６の（２）に示してある）を配して、このフォト
マスク41越しにフォトレジスト40を露光する。その後現
像を行なうと、各チャンネル光導波路11の直上部分の一
箇所に開口を有するフォトレジスト40のパターンが形成
される。図６の（２）は、この状態を示している。
ト40を塗布した後、基板裏側にフォトマスク41（平面形
状を図６の（２）に示してある）を配して、このフォト
マスク41越しにフォトレジスト40を露光する。その後現
像を行なうと、各チャンネル光導波路11の直上部分の一
箇所に開口を有するフォトレジスト40のパターンが形成
される。図６の（２）は、この状態を示している。
【００６０】（３）上記フォトレジスト40のパターンを
マスクとして、例えばスパッタによりＳｉＯ2 膜42を10
0 ｎｍ〜500 ｎｍの厚さに成膜する。
マスクとして、例えばスパッタによりＳｉＯ2 膜42を10
0 ｎｍ〜500 ｎｍの厚さに成膜する。
【００６１】（４）次にフォトレジスト40をリフトオフ
すると、各チャンネル光導波路11の上の一箇所にＳｉＯ
2 膜42からなるバッファ層が形成される。図６の（３）
は、この状態を示している。
すると、各チャンネル光導波路11の上の一箇所にＳｉＯ
2 膜42からなるバッファ層が形成される。図６の（３）
は、この状態を示している。
【００６２】（５）次に上記バッファ層の上に、Ｃｒ／
Ａｕからなる接続電極25を形成する。図６の（４）は、
この状態を示している。それ以後は、例えば第１の実施
形態におけるのと同様にして、電圧印加用電極が形成さ
れる。
Ａｕからなる接続電極25を形成する。図６の（４）は、
この状態を示している。それ以後は、例えば第１の実施
形態におけるのと同様にして、電圧印加用電極が形成さ
れる。
【００６３】以上のように、チャンネル光導波路11の上
に差し渡される接続電極25と該光導波路11との間に、Ｓ
ｉＯ2 膜42からなるバッファ層を形成しておけば、接続
電極25による光の伝搬損を低減することができる。
に差し渡される接続電極25と該光導波路11との間に、Ｓ
ｉＯ2 膜42からなるバッファ層を形成しておけば、接続
電極25による光の伝搬損を低減することができる。
【００６４】次に図７および８を参照して、本発明の第
４の実施形態について説明する。なお、以下の説明でも
各工程に順次（１）（２）（３）…の番号を付して示す
が、これらの番号は図７中の番号と対応している。
４の実施形態について説明する。なお、以下の説明でも
各工程に順次（１）（２）（３）…の番号を付して示す
が、これらの番号は図７中の番号と対応している。
【００６５】（１）まず、例えば第１の実施形態におけ
るのと同様にして、図１の（５）に示されるもの、つま
り基板10上に２本のチャンネル光導波路11が形成された
ものを得る。図８の（１）は、この状態を示している。
なお図７の（１）〜（５）はそれぞれ、図８のＤ−Ｄ線
に沿った部分の立断面形状を示している。
るのと同様にして、図１の（５）に示されるもの、つま
り基板10上に２本のチャンネル光導波路11が形成された
ものを得る。図８の（１）は、この状態を示している。
なお図７の（１）〜（５）はそれぞれ、図８のＤ−Ｄ線
に沿った部分の立断面形状を示している。
【００６６】（２）次に基板上にポジ型のフォトレジス
ト40を塗布した後、基板裏側にフォトマスク41（平面形
状を図８の（２）に示してある）を配して、このフォト
マスク41越しにフォトレジスト40を露光する。その後現
像を行なうと、各チャンネル光導波路11の直上部分の一
箇所に開口を有するフォトレジスト40のパターンが形成
される。図８の（２）は、この状態を示している。
ト40を塗布した後、基板裏側にフォトマスク41（平面形
状を図８の（２）に示してある）を配して、このフォト
マスク41越しにフォトレジスト40を露光する。その後現
像を行なうと、各チャンネル光導波路11の直上部分の一
箇所に開口を有するフォトレジスト40のパターンが形成
される。図８の（２）は、この状態を示している。
【００６７】（３）上記フォトレジスト40のパターンを
マスクとして、例えばスパッタによりＳｉＯ2 膜42およ
びＣｒ／Ａｕ膜45をこの順に成膜する。
マスクとして、例えばスパッタによりＳｉＯ2 膜42およ
びＣｒ／Ａｕ膜45をこの順に成膜する。
【００６８】（４）次にフォトレジスト40をリフトオフ
すると、各チャンネル光導波路11の上の一箇所に、Ｓｉ
Ｏ2 膜42からなるバッファ層およびＣｒ／Ａｕ膜45から
なる接続電極が形成される。図８の（３）は、この状態
を示している。
すると、各チャンネル光導波路11の上の一箇所に、Ｓｉ
Ｏ2 膜42からなるバッファ層およびＣｒ／Ａｕ膜45から
なる接続電極が形成される。図８の（３）は、この状態
を示している。
【００６９】（５）その上に、各チャンネル光導波路11
の直上部分を除いてＡｕ27をメッキする。このようにし
て、電圧印加用電極を構成するＴａ膜21およびＡｕ膜22
の上に厚いＡｕ27がメッキされ、また接続電極を構成す
るＣｒ／Ａｕ膜45の上にも厚いＡｕ27がメッキされる。
の直上部分を除いてＡｕ27をメッキする。このようにし
て、電圧印加用電極を構成するＴａ膜21およびＡｕ膜22
の上に厚いＡｕ27がメッキされ、また接続電極を構成す
るＣｒ／Ａｕ膜45の上にも厚いＡｕ27がメッキされる。
【００７０】その後Ａｕ27、Ａｕ膜22およびＴａ膜21
を、例えばエッチングにより所定の平面形状に加工すれ
ば、メッキにより厚さが増した電圧印加用電極および接
続電極が形成される。
を、例えばエッチングにより所定の平面形状に加工すれ
ば、メッキにより厚さが増した電圧印加用電極および接
続電極が形成される。
【図１】本発明の第１の実施形態による光導波路素子の
電極形成方法を工程を追って示す説明図
電極形成方法を工程を追って示す説明図
【図２】図１の各工程における光導波路基板の平面形状
を示す平面図
を示す平面図
【図３】本発明の第２の実施形態による光導波路素子の
電極形成方法を工程を追って示す説明図
電極形成方法を工程を追って示す説明図
【図４】図３の各工程における光導波路基板の平面形状
を示す平面図
を示す平面図
【図５】本発明の第３の実施形態による光導波路素子の
電極形成方法を工程を追って示す説明図
電極形成方法を工程を追って示す説明図
【図６】図５の各工程における光導波路基板の平面形状
を示す平面図
を示す平面図
【図７】本発明の第４の実施形態による光導波路素子の
電極形成方法を工程を追って示す説明図
電極形成方法を工程を追って示す説明図
【図８】図７の各工程における光導波路基板の平面形状
を示す平面図
を示す平面図
【図９】従来の光導波路素子の電極形成方法を工程を追
って示す説明図
って示す説明図
【図１０】従来方法によって形成された電極の位置ずれ
を説明する概略図
を説明する概略図
10 基板 11 チャンネル光導波路 12、13、14 電極 16 パッド電極 20 レジストパターン 21 Ｔａ膜 22 Ａｕ膜 23 Ｔａ膜 25 接続配線 26 フォトレジスト 27 Ａｕ（メッキ金属） 30 レジストパターン 40 フォトレジスト 41 フォトマスク 42 ＳｉＯ2 膜（バッファ層） 45 Ｃｒ／Ａｕ膜
Claims (7)
- 【請求項１】 基板表面に金属膜を成膜し、 この金属膜を所定形状の開口が残るように加工し、 この金属膜をマスクとして前記基板表面にプロトン交換
処理を施し、チャンネル光導波路を形成した後、 前記金属膜を、前記開口の縁部の少なくとも一部を残し
た状態にしてその上にメッキ金属をメッキし、 これらの金属膜およびメッキ金属の積層体を所定形状に
加工して、前記チャンネル光導波路に電圧を印加するた
めの電極とすることを特徴とする光導波路素子の電極形
成方法。 - 【請求項２】 基板表面に金属膜を成膜し、 この金属膜を所定形状の開口が残るように加工し、 この金属膜をマスクとして前記基板表面にプロトン交換
処理を施し、チャンネル光導波路を形成した後、 前記金属膜を、前記開口の縁部の少なくとも一部を残し
て所定形状に加工し、 この金属膜の上にメッキ金属をメッキして、これらの金
属膜およびメッキ金属の積層体を前記チャンネル光導波
路に電圧を印加するための電極とすることを特徴とする
光導波路素子の電極形成方法。 - 【請求項３】 前記プロトン交換処理の後、前記メッキ
を行なう前に、前記基板上にネガ型のフォトレジストを
塗布し、 次いで前記金属膜をフォトマスクとして基板側から前記
フォトレジストに露光し、 このフォトレジストの前記チャンネル光導波路上にあっ
て感光した部分を残し、感光しなかった部分を除去した
後、 残ったフォトレジストをマスクとして前記メッキを行な
うことを特徴とする請求項１または２記載の光導波路素
子の電極形成方法。 - 【請求項４】 前記基板としてＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3
（０≦ｘ≦１）結晶、あるいはこれにＭｇまたはＺｎが
ドープされた結晶の基板を用いることを特徴とする請求
項１から３いずれか１項記載の光導波路素子の電極形成
方法。 - 【請求項５】 プロトン交換チャンネル光導波路が形成
された光導波路素子の基板上において、このチャンネル
光導波路の縁部と整合する状態に形成され、該光導波路
に電圧を印加する電極において、 前記基板上に形成されて前記プロトン交換を行なう際に
マスクとして用いられた金属膜、およびこの金属膜の上
にメッキされたメッキ金属の積層体からなることを特徴
とする光導波路素子の電極。 - 【請求項６】 前記基板と金属膜との間にバッファ層が
形成されていることを特徴とする請求項５記載の光導波
路素子の電極。 - 【請求項７】 前記基板がＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 （０
≦ｘ≦１）結晶、あるいはこれにＭｇまたはＺｎがドー
プされた結晶の基板であることを特徴とする請求項５ま
たは６記載の光導波路素子の電極。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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