JPH116932A - リッジ構造光導波路の製造方法 - Google Patents

リッジ構造光導波路の製造方法

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JPH116932A
JPH116932A JP9158259A JP15825997A JPH116932A JP H116932 A JPH116932 A JP H116932A JP 9158259 A JP9158259 A JP 9158259A JP 15825997 A JP15825997 A JP 15825997A JP H116932 A JPH116932 A JP H116932A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リッジ構造光導波路の伝搬損失増大を抑制す
ると同時に、DCドリフトを抑制した素子を効率良く作
製でき、素子の安定性及び量産性の向上を図ることを目
的とする。 【解決手段】 少なくとも一本の光導波路302を備え
た酸化物基板301と、前記基板301の一部分の厚さ
を掘り下げにより少なくして前記基板301に形成した
突起部分308に前記少なくとも一本の光導波路302
を配置したリッジ構造光導波路の製造方法のうち、前記
酸化物基板301上に形成した薄膜パターン305,3
10をマスクとし、前記掘り下げ部分を製作する工程
中、前記薄膜パターンを作成する工程において、前記酸
化物基板301上に第一の薄膜として酸化物材料薄膜3
09を形成した後、前記酸化物材料薄膜309上に第二
の薄膜303を形成し、その後フォトリソグラフィによ
って薄膜パターン305,310を形成することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リッジ構造光導波
路の製造方法に関する。詳しくは、光波の変調、光路切
り替え等を行う光制御素子等に用いられる光導波路の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】リッジ構造光導波路を用いた、広帯域光
変調が可能なマッハツェンダ形のTi熱拡散LiNbO3
変調器として、図2(a)及び図2(b)に示す速度整
合形の光変調器がある(K. Noguchi,他, "A Broadband T
i:LiNb03 optical modulatorwith a ridge structure,"
IEEE Journal of Lightwave Technology, Vol. LT-13,
pp.1164-1168,1995)。図2(a)は平面図、図2
(b)はそのA−A′線に沿う断面図である。
【0003】この例では、電気光学効果を有するzカッ
トLiNbO3基板101にLi熱拡散によりマッハツェン
ダ形光導波路102が形成されている。その基板101
の上にはSiO2バッファ層103が形成され、さらにそ
のバッファ層103の上に中心導体(中心電極)104
及びアース導体(アース電極)105から構成されたコ
プレーナウェーブガイド(CPW)形の進行波電極が形
成されている。
【0004】106は進行波電極104,105との間
に接続された終端抵抗、107は進行波電極104,1
05とに接続され、変調用マイクロ波信号をこれら電極
104及び105に供給する変調用マイクロ波信号給電
線(給電用同軸線)である。さらに、CPW電極を構成
する中心導体104及びアース導体105の近傍のマイ
クロ波電界強度の強い領域の基板部分を、図2(b)に
示すように、エッチングなどで掘り下げてリッジ構造に
形成している。
【0005】即ち、エッチングなどで掘り下げることに
よりマイクロ波電界強度の強い領域の基板部分を突起状
になし、このようにして突起部分108の形成された基
板101の表面上に、バッファ層103を配置する。そ
の際、この突起部分108上に、2つの光導波路102
のうちの一方をバッファ層103を介して中心導体10
4の真下に配置し、他方の光導波路102をアース導体
105の真下に配置する。
【0006】図2に示した光変調器では、進行波電極1
04及び105の厚みをある程度厚くして、マイクロ波
実効屈折率nmの値を下げる一方、その時に付随して低
下する特性インピーダンスZをリッジ構造の掘り下げ深
さを3μm〜4μmと深くすることにより上昇させ、こ
れにより外部回路とのインピーダンスの整合を図ってい
る。
【0007】特に、リッジ構造を採用しているので、マ
イクロ波実効屈折率nmも低下しており、従ってマイク
ロ波と光との完全な速度整合を実現するのに必要な進行
波電極104及び105の厚みは、掘り下げのない場合
に比べて薄くてよい。従って、進行波電極104及び1
05の厚みを厚くすることによって生じる特性インピー
ダンスZの低下も小さく抑えることが出来るとともに、
進行波電極104及び105の製作も容易となり、更に
はマイクロ波伝搬損失の増大を抑えることが出来るなど
の利点が得られる。
【0008】図2に示した光制御素子は一例として、図
3に示す工程により作製される。図3はリッジ構造光導
波路の製造方法の従来例の工程の例を、基板の断面図を
用いて示したものである。図3(a)に示すように、L
iNbO3基板201上には光導波路202が形成されて
いる。
【0009】先ず、図3(b)に示すように、厚さ50
0nm程度のTi膜203を全面に形成し、図3(c)
に示すように、通常のフォトプロセスにより掘り下げら
れるべき部分が溝になったレジストパターン204をT
i膜203上に形成する。引き続き、図3(d)に示す
ように、レジストパターン204をマスクとしてLiNb
3基板201上のTi膜203をCF4ガスプラズマ2
06等を用いたプラズマエッチング法でエッチングし、
フォトレジストを溶解することによって、レジストパタ
ーンと同形のTiパターン205を得る。
【0010】その後、図3(e)に示すように、このT
iパターン205をマスクとして、アルゴンガス及びフ
ッ素系ガスのイオンビーム207を用いたイオンビーム
エッチング法等でLiNbO3基板をエッチングし、Ti膜
203をフッ酸等で溶解することにより、図3(f)に
示すような突起部分208を有するリッジ構造光導波路
を形成する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
製造方法においては、酸化物結晶であるLiNbO3基板
を効率良くエッチングするために、エッチング方法とし
てアルゴンやフッ素系ガスによるイオンビームエッチン
グ法を用いるとともに、エッチングマスクとしてTiパ
ターンを用いている。アルゴンやフッ素系ガスを用いた
イオンビームエッチング法は、酸化物基板に対するエッ
チング速度が大きい。
【0012】TiはLiNbO3基板との密着性が高く、か
つアルゴンイオンに対するスパッタ率が全元素中カーボ
ンについで2番目に低いのでLiNbO3基板とのエッチ
ング速度差を大きくすることができる。しかしながら、
従来の製造方法で作製したリッジ構造光導波路では、光
導波路の伝搬損失が増大してしまうという問題があっ
た。
【0013】また、従来の製造方法で作製したリッジ構
造光導波路を用いた光制御素子では、DCバイアス点の
変動、いわゆるDCドリフトが大きくて動作が不安定に
なってしまうという、実用上、大きな問題があった。本
発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意研究した
結果、エッチングマスクであるTiが、LiNbO3基板と
の界面において基板にダメージを与えているという知見
を得た。
【0014】即ち、Tiは酸素吸着性が非常に高い元素
であり、LiNbO3基板上に堆積する際、表面付近の酸
素原子と強く結びつき、Ti−Oの結合を形成する。エ
ッチングプロセス終了後にTiをフッ酸で除去する際、
Ti原子に結合した酸素原子も除去されてしまう。その
結果、基板表面近傍の酸素原子の割合が少なくなってL
iNbO3基板に酸素欠損が発生し、光導波路の伝搬損失
を増大させていることを見出した。更に、上記LiNbO
3基板の酸素欠損によって表面抵抗が下がり、光制御素
子のDCドリフトの原因となっていることを見出した。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述した知見に基づき、
本願発明者等は、予めLiNbO3基板の上に酸化物の薄
膜、例えば二酸化シリコン(SiO2)膜を形成し、その
上にエッチングマスクであるTi膜を形成することによ
り、TiによるLiNbO3基板表面近傍の酸素欠損を無く
せることを見出した。これにより、リッジ構造光導波路
の伝搬損失の増大を抑制することができると同時に、上
述したリッジ構造光導波路を用いた光制御素子のDCド
リフトを抑制できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
るリッジ構造光導波路の製造方法を詳細に説明する。図
1は、本発明による光制御素子の製造方法を説明する図
である。図1(a)に示すように、LiNbO3基板30
1上に光導波路302が形成されている。
【0017】先ず、図1(b)に示すように、厚さ10
0nm程度のSiO2膜309及び厚さ500nm程度の
Ti膜303を全面に形成し、次に、図1(c)に示す
ように、通常のフォトプロセスにより掘り下げられるべ
き部分が溝になったレジストパターン304をTi膜上
に形成する。引き続き、図1(d)に示すように、基板
301上のSiO2膜309及びTi膜303をCF4ガス
プラズマ306を用いたプラズマエッチング法等でエッ
チングし、フォトレジストを溶解することによって、レ
ジストパターンと同形のTiパターン305及びSiO2
パターン310を得る。
【0018】その後、図1(e)に示すように、上述し
たフッ素系イオン307を用いたイオンビームエッチン
グ法等でエッチングし、Ti膜及びSiO2膜をフッ酸で
溶解することにより、図1(f)に示すような突起部分
308を有するリッジ構造光導波路を製造する。ここ
で、SiO2膜309はTi膜303と同じ方法、例えば
電子ビーム蒸着法等で、Ti膜形成直前に同一バッチで
作製することができる。
【0019】また、SiO2膜309のエッチングも、T
i膜303のエッチングと同時にCF4ガスプラズマ30
6を用いて行うことができ、さらに除去もフッ酸で同時
に可能である。即ち、本発明の光制御素子の製造方法で
は、SiO2膜309の形成プロセスが新たに加わる外
は、従来と全く同じ装置、及びプロセスでリッジ構造光
導波路を製造することができる。
【0020】以上の実施例では、zカットLiNbO3
板を用いたが、xカットのLiNbO3基板を用いても良
いし、その他の酸化物基板、例えばタンタル酸リチウム
(LiTaO3)等を用いても良い。また、第一の薄膜の
酸化物材料としては酸化アルミニウム(Al23)や酸
化チタン(TiO2)薄膜を用いても良いし、更に第二の
薄膜の材料としては、Tiの他にTa等、他の金属膜を用
いても良いし、窒化シリコン(Si34)膜等の無機材
料薄膜、あるいはポリイミド膜やフォトレジスト膜等の
有機材料薄膜を用いても良い。
【0021】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では、少なくとも一本の光導波路を備
えた酸化物基板(例えば、LiNbO3)と、前記基板の
一部分の厚さを掘り下げにより少なくして前記基板に形
成した突起部分に前記少なくとも一本の光導波路を配置
したリッジ構造光導波路の製造方法のうち、前記酸化物
基板上に形成した薄膜パターンをマスクとし、前記掘り
下げ部分を製作する工程中の、前記薄膜パターンを作製
する工程において、前記酸化物基板上に第一の薄膜であ
る酸化物材料薄膜(例えば、SiO2)を形成した後、前
記第一の薄膜上に第二の薄膜(例えば、Ti)を形成
し、その後フォトプロセスによって前記薄膜パターンを
形成したため、リッジ構造光導波路の伝搬損失増大を抑
制すると同時に、リッジ構造光導波路を用いた光制御素
子において、DCドリフトを抑制した素子を効率良く作
製できるので、特性向上を図ることだけでなく、素子の
安定性及び量産性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)〜(e)は、本発明の光制御素子の
製造方法の一実施例の工程図である。
【図2】図2(a)、(b)は、リッジ構造を有する光
制御素子の一例の上面図、断面図である。
【図3】図3(a)〜(e)は、従来の光制御素子の製
造方法の工程図である。
【符号の説明】
101,201,301 LiNbO3基板 102,202,302 Ti熱拡散光導波路 103 バッファ層 104,105 進行波電極 106 終端抵抗 107 給電線 108,208,308 突起部分 203,303 Ti膜 204,304 フォトレジスト 205,305 Tiパターン 206,306 CF4ガスプラズマ 207,307 アルゴン及びフッ素系イオンビーム 309 SiO2膜 310 SiO2パターン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一本の光導波路を備えた酸化
    物基板と、前記基板の一部分の厚さを掘り下げにより少
    なくして前記酸化物基板に形成した突起部分に前記少な
    くとも一本の光導波路を配置したリッジ構造光導波路の
    製造方法のうち、前記酸化物基板上に形成した薄膜パタ
    ーンをマスクとし、前記掘り下げ部分を製作する工程中
    の、前記薄膜パターンを作成する工程において、前記酸
    化物基板上に第一の薄膜として酸化物材料薄膜を形成し
    た後、前記酸化物材料薄膜上に第二の薄膜を形成し、そ
    の後フォトリソグラフィによって薄膜パターンを形成す
    ることを特徴とするリッジ構造光導波路の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のリッジ構造光導波路の製
    造方法において、前記酸化物基板がニオブ酸リチウムで
    あることを特徴とするリッジ構造光導波路の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のリッジ構造光導波路の製
    造方法において、前記酸化物材料が二酸化シリコンであ
    ることを特徴とするリッジ構造光導波路の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のリッジ構造光導波路の製
    造方法において、前記第二の薄膜材料がチタンであるこ
    とを特徴とするリッジ構造光導波路の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003012533A1 (fr) * 2001-08-01 2003-02-13 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Modulateur optique
CN104238150A (zh) * 2013-06-07 2014-12-24 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 电光调制器

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WO2003012533A1 (fr) * 2001-08-01 2003-02-13 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Modulateur optique
US7397974B2 (en) * 2001-08-01 2008-07-08 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Optical modulator
CN104238150A (zh) * 2013-06-07 2014-12-24 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 电光调制器

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