JPH10239719A - 光導波路素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板と、この基板に形成されたチャンネル光
導波路と、この光導波路の直上あるいは近傍において基
板表面に形成された電圧印加用電極と、この電圧印加用
電極に接続してチャンネル光導波路を横切る接続電極と
を備えてなる光導波路素子において、接続電極によって
導波光のロスが発生することを防止し、また該素子を低
コストで形成する。 【解決手段】 基板10上の電圧印加用電極13に接続して
チャンネル光導波路11を横切る接続電極32を、チャンネ
ル光導波路11の表面から離間した状態に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にチャンネ
ル光導波路が形成されるとともに、このチャンネル光導
波路の直上あるいは近傍に電圧印加用電極が設けられて
なる光導波路素子に関するものである。

【０００２】また本発明は、上述のような光導波路素子
を製造する方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】従来より、例えば特開平７−１４６４５
７号に示されるように、基板上にチャンネル光導波路が
形成されるとともに、このチャンネル光導波路の直上あ
るいは近傍に電圧印加用電極が設けられてなる光導波路
素子が公知となっている。

【０００４】この種の光導波路素子は、例えばチャンネ
ル光導波路により方向性光結合器を構成し、電圧印加用
電極を利用して光導波路あるいはその近傍部分の基板に
電圧を印加することにより、チャンネル光導波路を導波
する光を変調したり、スイッチングするために用いるこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような光導波路
素子において、例えば２本形成されたチャンネル光導波
路の間の部分に電圧印加用電極を形成し、一方のチャン
ネル光導波路の側外方に給電用パッド電極を形成するよ
うな場合は、チャンネル光導波路を横切って電圧印加用
電極とパッド電極とを接続する電極を設ける必要があ
る。

【０００６】このような接続電極は基本的に、チャンネ
ル光導波路の上に金属が装荷されてなるものであるか
ら、それを設けると、導波光のロスが発生する。そこ
で、上記特開平７−１４６４５７号にも示されているよ
うに、この接続電極とチャンネル光導波路との間にバッ
ファ層を介設する提案もなされている。

【０００７】しかし、このようなバッファ層を設ける場
合は、光導波路素子の製造工程が複雑化し、そのために
光導波路素子の生産コストが高くつくという問題が新た
に生じる。

【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、チャンネル光導波路を横切る接続電極によって
導波光のロスが発生することを防止でき、その一方、比
較的安価に形成可能な光導波路素子を提供することを目
的とする。

【０００９】また本発明は、このような光導波路素子を
容易に製造することができる方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による光導波路素
子は、前述したように、基板と、この基板に形成された
チャンネル光導波路と、このチャンネル光導波路の直上
あるいは近傍において上記基板の表面に形成された電圧
印加用電極と、この電圧印加用電極に接続して上記チャ
ンネル光導波路の上を横切る接続電極とを備えてなる光
導波路素子において、接続電極が、チャンネル光導波路
の表面から離間した状態に形成されていることを特徴と
するものである。

【００１１】また、本発明による１つの光導波路素子の
製造方法は、上記構成の光導波路素子を製造する方法に
おいて、電圧印加用電極に接続しかつチャンネル光導波
路の表面に接して該光導波路を横切る第１の電極材料を
基板上に取り付け、この第１の電極材料の上に第２の電
極材料を取り付け、その後チャンネル光導波路を横切る
部分にある上記第１の電極材料をエッチング除去して、
残った電極材料から接続電極を構成することを特徴とす
るものである。

【００１２】なおこの方法は、より具体的には、上記第
１の電極材料および第２の電極材料を蒸着により形成
し、この第２の電極材料の上に、上記接続電極の一部と
なる金属をメッキし、次いで上記第１の電極材料をエッ
チング除去する、という工程から構成することができる
し、さらには、上記第１の電極材料を蒸着により形成
し、その上に上記第２の電極材料をメッキし、その後上
記第１の電極材料をエッチング除去する、という工程か
ら構成することもできる。

【００１３】また、本発明による別の光導波路素子の製
造方法は、上記構成の光導波路素子を製造する方法にお
いて、少なくともチャンネル光導波路の表面の一部にレ
ジストパターンを形成し、このレジストパターンの上か
ら、電圧印加用電極に接続しかつチャンネル光導波路を
横切るように接続電極を形成し、その後チャンネル光導
波路の表面上にある上記レジストパターンを除去するこ
とを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の効果】チャンネル光導波路を横切る接続電極
を、この光導波路の表面から離間した状態に形成してお
けば、導波光に対して接続電極が光学的に影響を及ぼす
ことがなくなるので、接続電極のために導波光のロスが
生じることを防止できる。

【００１５】そして、接続電極をチャンネル光導波路の
表面から離間した状態に形成することは、上記各方法に
おける通り、電極材料やレジストパターンを除去する等
の比較的簡単な方法によって実現可能であるから、本発
明の光導波路素子は比較的安価に形成することができ
る。

【００１６】

【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実施
形態による光導波路素子を製造する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。

【００１７】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（７）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圧印加用電極12、13、14が形成さ
れてなるものである。電圧印加用電極12、14（同図
（５）参照）はそれぞれその上に層成されたパッド電極
30、31を介して、また電圧印加用電極13は接続電極32、
33およびパッド電極15、16を介して図示外の駆動回路に
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。

【００１８】以下、上記構成の光導波路素子を製造する
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。ま
た図１の（１）〜（13）はそれぞれ、図２のＡ−Ａ線に
沿った部分の概略立断面形状を示している。

【００１９】（１）まず基板10の上に、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。

【００２０】（２）その上に、スパッタによりＴａ膜21
およびＡｕ膜22をこの順に成膜する。これらＴａ膜21、
Ａｕ膜22の膜厚は、それぞれ一例として30ｎｍ、100 ｎ
ｍとする。

【００２１】（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。

【００２２】（４）100 ℃〜200 ℃に加熱したピロリン
酸中に基板10を30分〜 100分間浸漬し、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およびＡｕ膜22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。洗浄後、300 ℃〜50
0 ℃で例えば60分間熱処理すると、チャンネル光導波路
11が完成する。

【００２３】（５）Ｔａ膜21およびＡｕ膜22を電極形状
に加工するため、リソグラフィ法によりレジストパター
ン25を形成する。図２の（３）は、この状態を示してい
る。

【００２４】（６）レジストパターン25をマスクとし
て、Ｔａ膜21およびＡｕ膜22をエッチング除去する。

【００２５】（７）プラズマアッシャーまたはレジスト
剥離液によりレジストパターン25を除去する。ここまで
の処理により、それぞれＴａ膜21およびＡｕ膜22からな
る電圧印加用電極12、13、14とパッド電極15、16が形成
される。図２の（４）は、この状態を示している。

【００２６】（８）次に接続電極およびパッド電極形成
のため、リソグラフィ法によりレジストパターン26を形
成する。図２の（５）は、この状態を示している。なお
このレジストパターン26において、パッド電極15、16の
各々の上からチャンネル光導波路11を横切って延びる細
い開口部分は、後述する接続電極を形成するためのもの
であるが、これらの開口部分の幅は50μｍ以下にしてお
くのが望ましい。

【００２７】（９）その上に、Ｃｒ膜27、Ａｕ膜28をこ
の順に蒸着する。これらＣｒ膜27、Ａｕ膜28の膜厚は、
それぞれ一例として30ｎｍ、100 ｎｍとする。

【００２８】（10）次にレジストパターン26をアセトン
でリフトオフして、それぞれＣｒ膜27、Ａｕ膜28からな
る接続電極基部17、18および、パッド電極30、31を形成
する。図２の（６）は、この状態を示している。接続電
極基部17はパッド電極15と電圧印加用電極13とを接続
し、接続電極基部18はパッド電極16と電圧印加用電極13
とを接続する。またパッド電極30、31は、電圧印加用電
極12、14の上に各々被着した状態となる。

【００２９】（11）次に接続電極基部17、18に通電し
て、該接続電極基部17、18の表面にそれぞれＡｕ29のメ
ッキを施す。

【００３０】（12）次に、例えば硝酸第２セリウムアン
モニウム水溶液を用いて、上記Ｃｒ膜27を選択的にエッ
チング除去する。このエッチング処理を行なうことによ
り、Ａｕ膜28およびメッキＡｕ29からなる接続電極32、
33が形成されて、光導波路素子が完成する。図２の
（７）は、この完成状態を示している。なお図１では、
接続電極32が形成される様子のみが示されているが、接
続電極33も勿論それと同様にして形成される。

【００３１】以上のように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Ａｕ膜22の縁部をそのまま残して形成されたもの
であるから、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。

【００３２】また接続電極32、33は、Ｃｒ膜27がエッチ
ング除去されたことにより、チャンネル光導波路11の表
面から離間した状態となっている。そこで、このチャン
ネル光導波路11を伝搬する導波光に対して接続電極32、
33が光学的に影響を及ぼすことがなくなり、よって、こ
れらの接続電極32、33のために導波光のロスが生じるこ
とを防止できる。

【００３３】また、接続電極32、33をチャンネル光導波
路11の表面から離間させるには、この場合、上記の硝酸
第２セリウムアンモニウム水溶液等によるエッチング処
理を行なうだけでよいから、この光導波路素子は比較的
安価に形成可能である。

【００３４】なお前述したように、レジストパターン26
のチャンネル光導波路11を横切って延びる細い開口部分
を幅50μｍ以下と十分に形成しておくと、上記Ｃｒ膜27
が容易にエッチング除去されるので好ましい。

【００３５】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。図３は、本発明の第２実施形態による光導波路素
子を示すものである。なおこの図３において、図１およ
び２中のものと同等の要素には同番号を付してあり、そ
れらについての重複した説明は省略する（以下、同
様）。

【００３６】この図３は、図１の（12）と同様の部分を
示すものであって、パッド電極15と電圧印加用電極13と
を接続する接続電極40を示している。この接続電極40
は、上述の第１実施形態においてＣｒ膜27およびＡｕ膜
28により接続電極基部17を形成する代わりに、Ａｌによ
り接続電極基部を形成し、その上にＡｕ29をメッキし、
その後上記Ａｌをエッチング除去することによって形成
されたものである。

【００３７】このようにして形成された接続電極40も、
チャンネル光導波路11の表面から離間した状態となって
いる。そこで、このチャンネル光導波路11を伝搬する導
波光に対して接続電極40が光学的に影響を及ぼすことが
なくなり、よって、この接続電極40のために導波光のロ
スが生じることを防止できる。

【００３８】なお以上の方法では、上記Ａｌに代えて、
Ａｕと選択的にエッチング可能でメッキの下地となり得
る金属であれば、その他の金属例えばＣｒ、Ｔａ、Ｎｉ
等も使用可能である。

【００３９】次に、本発明の第３実施形態の光導波路素
子を製造する方法を、図４を参照して説明する。なおこ
の場合も、各工程に付した番号は図４中の番号と対応し
ている。

【００４０】本実施形態の（１）〜（７）の工程は、前
記第１実施形態の場合と同様になされ、それにより、基
板10上に２本のチャンネル光導波路11が形成され、ま
た、それぞれＴａ膜21およびＡｕ膜22からなる電圧印加
用電極12、13、14とパッド電極15、16（図２の（４）参
照）が形成される。

【００４１】（８）次に基板10の上にネガレジストを塗
布し、基板10の側から露光して現像し、電極12、13、1
4、15、16以外の部分（チャンネル光導波路11の上を含
む）にネガレジストパターン50を形成する。

【００４２】（９）その上に、接続電極およびパッド電
極形成のため、リソグラフィ法によりポジレジスト（ネ
ガレジストでも可）のパターン26を形成する。このレジ
ストパターン26は、図２の（５）に示したものと基本的
に同じである。

【００４３】（10）その上に、Ｃｒ膜27、Ａｕ膜28をこ
の順に蒸着する。これらＣｒ膜27、Ａｕ膜28の膜厚は、
それぞれ一例として30ｎｍ、100 ｎｍとする。

【００４４】（11）次にレジストパターン26をアセトン
でリフトオフして、それぞれＣｒ膜27、Ａｕ膜28からな
る接続電極51を形成し、また基板10をレジスト剥離液に
浸漬してネガレジストパターン50をリフトオフし、そし
てＣｒ膜27の下にあるネガレジストパターン50も除去す
る。

【００４５】以上のようにして形成された接続電極51
も、チャンネル光導波路11の表面から離間した状態とな
るので、この接続電極51のために導波光のロスが生じる
ことを防止できる。

【００４６】次に、本発明の第４実施形態の光導波路素
子を製造する方法を、図５を参照して説明する。なおこ
の場合も、各工程に付した番号は図５中の番号と対応し
ている。

【００４７】本実施形態の（１）〜（４）の工程は、前
記第１実施形態の場合と基本的に同様になされる。ただ
しこの場合、プロトン交換のマスクはＴａ膜21のみから
形成される。

【００４８】（５）次に基板10の上にネガレジストを塗
布し、基板10の側から露光して現像し、チャンネル光導
波路11の上にネガレジストパターン60を形成する。

【００４９】（６）Ｔａ膜21をエッチングにより除去す
る。

【００５０】（７）基板10の上に、電極材料となるＡｌ
膜61を成膜する。

【００５１】（８）Ａｌ膜61を電極形状に加工するため
のレジストパターン62をリソグラフィ法により形成す
る。

【００５２】（９）上記レジストパターン62をマスクと
してＡｌ膜61をエッチングし、電極形状に加工する。

【００５３】（10）基板10をレジスト剥離液に浸漬し
て、Ａｌ膜61上およびチャンネル光導波路11上のレジス
トパターン62を除去する。

【００５４】以上のようにして形成されたＡｌ膜61から
なる接続電極63も、チャンネル光導波路11の表面から離
間した状態となるので、この接続電極63のために導波光
のロスが生じることを防止できる。

【００５５】なお、上記（６）の工程でＴａ膜21をエッ
チング除去した後、通常のフォトリソグラフィ法によ
り、チャンネル光導波路11上にレジストパターンを形成
するようにしてもよい。また上記Ａｌ膜61に代えて、そ
の他の金属からなる膜を用いることも形成である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による光導波路素子の
製造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

【図３】本発明の第２の実施形態による光導波路素子の
要部を示す立断面図

【図４】本発明の第３の実施形態による光導波路素子の
製造方法を工程を追って示す説明図

【図５】本発明の第４の実施形態による光導波路素子の
製造方法を工程を追って示す説明図

【符号の説明】

10 基板 11 チャンネル光導波路 12、13、14 電圧印加用電極 15、16 パッド電極 17、18 接続電極基部 20 レジストパターン 21 Ｔａ膜 22 Ａｕ膜 25 レジストパターン 27 Ｃｒ膜 28 Ａｕ膜 29 メッキＡｕ 30、31 パッド電極 32、33 接続電極 40 接続電極 50 ネガレジストパターン 51 接続電極 60 ネガレジストパターン 61 Ａｌ膜 62 レジストパターン 63 接続電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 この基板に形成されたチャンネル光導波路と、 このチャンネル光導波路の直上あるいは近傍において前
   記基板の表面に形成された電圧印加用電極と、 この電圧印加用電極に接続して前記チャンネル光導波路
   の上を横切る接続電極とを備えてなる光導波路素子にお
   いて、 前記接続電極が、前記チャンネル光導波路の表面から離
   間した状態に形成されていることを特徴とする光導波路
   素子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光導波路素子を製造す
   る方法であって、 前記電圧印加用電極に接続しかつ前記チャンネル光導波
   路の表面に接して該光導波路を横切る第１の電極材料を
   前記基板上に取り付け、 この第１の電極材料の上に第２の電極材料を取り付け、 その後前記チャンネル光導波路を横切る部分にある前記
   第１の電極材料をエッチング除去して、残った電極材料
   から前記接続電極を構成することを特徴とする光導波路
   素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１の電極材料および第２の電極材
   料を蒸着により形成し、 この第２の電極材料の上に、前記接続電極の一部となる
   金属をメッキし、 次いで前記第１の電極材料をエッチング除去することを
   特徴とする請求項２記載の光導波路素子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の電極材料を蒸着により形成
   し、 その上に前記第２の電極材料をメッキし、 その後前記第１の電極材料をエッチング除去することを
   特徴とする請求項２記載の光導波路素子の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の光導波路素子を製造す
   る方法であって、 少なくとも前記チャンネル光導波路の表面の一部にレジ
   ストパターンを形成し、 このレジストパターンの上から、前記電圧印加用電極に
   接続しかつ前記チャンネル光導波路の上を横切るように
   前記接続電極を形成し、 その後前記チャンネル光導波路の表面上にある前記レジ
   ストパターンを除去することを特徴とする光導波路素子
   の製造方法。