JPS59157602A - LiNbO↓3光導波路の製造方法 - Google Patents

LiNbO↓3光導波路の製造方法

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JPS59157602A
JPS59157602A JP58032127A JP3212783A JPS59157602A JP S59157602 A JPS59157602 A JP S59157602A JP 58032127 A JP58032127 A JP 58032127A JP 3212783 A JP3212783 A JP 3212783A JP S59157602 A JPS59157602 A JP S59157602A
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JP
Japan
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optical waveguide
layer
waveguide
crystal plate
diffusion
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JP58032127A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Ozawa
清 小沢
Hiroki Nakajima
啓幾 中島
Ippei Sawaki
一平 佐脇
Minoru Kiyono
清野 実
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/134Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
    • G02B6/1342Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using diffusion

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (a)  発明の技術分野 本発明は、L i NbO sの結晶板に金属を熱拡散
手段で埋込ませ九九導波路の製造方法に関する。
(bン 技術の背景 光変調益や光方向性結合器及び光スィッチ等において、
光の広が1二次元的に制御する導波路は、エツチング技
術を利用し導波路が基板の上面に矢出する深彫り壓とリ
ッジ型、及び導波路を基板内に拡散形成する堀込与屋等
がある。
(c)  従来技術と問題点 第11娘LiNbOsの結晶板に1゛iを辿択的に拡散
してなる光導波路の@面図、第2図は前記光導波路を作
成する従来方法″4を説明するための図である0 第1図において、1はLiNbOsの結晶板、2は結晶
板1にTi 1−熱拡散手段で埋込んだ光導波路であシ
、結晶板1よシ高屈折率を有する導波路2は、光波の広
が!Di−2軸方向(図中の矢印X方向とy方向)に制
御し、図の紙面に垂直な方向へ伝搬するようになる0 このような導波路2は第2図に示す如く、マスク(図示
せず)′1に用いた蒸着法によシ結晶板1の導波路形成
域表面にTiの薄膜(金属Ti層)3を被着したのち、
熱拡散によJ Ti拡散m(導波路ン2を形成させる。
しかしこのような従来方法において、TI ’t” L
i−NbO,に所定深さだけ拡散させるには、その拡散
係数が7J\さいため1000℃以上の高温雰囲気中で
数時間(例えば6時間ンも加熱する必要があシ生産性が
低い、空気又はN2iの拡散雰囲気に影響されて導波路
特性の再現性が悪い、LiNbOs (結晶板ンの露呈
面からLlが分帛放出されるとともに拡散用Ti層の輪
郭境界から結晶板内へ向けて局部的ダメージが発生し導
波路の断面形状が不規則にくずれる、光スィッチにおい
て2本の導波路が交差する部分の如き導波路の局部につ
いて断面形状を他の拡散領域と独立忙制御できない等の
欠点があった0 なお、第6図は前記光スィッチの平面図であシ、スイッ
チl1はLiNbO.の角形結晶板12と、結晶板12
を左右方向へ貫通する第10光導波&l3と、適尚な角
度で導波路13に交差する第2の導波路14と、1対の
切換え電極15を具えて栴取されている。そして、電&
15に電界を印加しないときは、等波路13の左端に大
刀した光波Aが導波路13を直進伝播しその右端から出
刃する反面、電極l5に所定の電界を印加すると、光波
Aは導波路l3と14の某差部で偏向され導波路l4の
右端から出力するようになる。
(d)発明の目的 本発明の目的は、上記問題を隙去したLiNbOs光導
波路の製造方法を提供し、導波路特性の改善とさらには
生産性の向上を図ることである。
(e)  発明の構成 上記目的は、金属の熱拡枢手段で光導波路をパターン形
成するLiNbOaの厠晶板は少なくとも光導波路形成
表面域の周囲に熱拡散処理からLiNb−03を保謹す
る保護層を被着し、前記形成表面域に被着した金属層を
結晶板内へ熱拡散させることを特徴とするLiNbOs
光導波路の製造方法によシ達成される。
(f)  発明の実施例 以下、図面を用いて本発明方法の実施例を説明する。
第3脂は本発明方法の一実施例に係わる主要工程を説明
するための図、第4図は本発明方法の他の一実施例に係
わる主要工程全説明するための図、第5図は本発明方法
のさらに他の一実施例に係わる主要工程を説明するため
の図であシ、それぞれの主要工程は半製品の一部分を拡
大した断面図で示した。
第3図の光導波路製造方法は、結晶板の光導波路形成表
面域に不活性ガス元素(例えはHe,Ne)及び水素ガ
ス元素et−単独又は組合せてイオン注入し、光導波路
形成用金属(例えばTi,Ni,V)の拡散容易領域を
形成する方式であシ、図中の′符号21はL・1NbO
sの結晶板、22はイオン注入用しンストパターン、2
3はTi蒸着層を示す。
第3図(イ)lcオイて、LiNbO3板2fの表面に
レジストパターン22を選択的に被着し、導波路形成域
以外の前記表面をレジストパターン22で覆ったのち、
LiNb0B板21の露呈表面に例えばHイオンを注入
すると、LiNb0.板21にはイオン注入によるダメ
ージ領域21′が形成される。
そこでレジストパターン22f:除去したのち、第3図
(ロ)に示す如く、LiNbO5板21の表板金1に金
属Ti層23を蒸着する。
次いで、LiNb0aにTi f拡散させる処理を施す
と第3図(ハ)に示す如<、LiNbO5板21の表板
金1にTiが拡散するが、Ti拡散係数はダメージ領域
21’で大きくなるため、光等波路21“が形成される
従って、第3図に示す方式で製造された光導波路21“
は、拡散処理中にLiNb0aのLiが抜出けて導波路
21“の形状を乱すことがなり、シかも予め形成させた
ダメージ領舅21’にTi f拡散させるため拡散時間
が従来方法よシ短縮されることになる。と共に、イオン
注入する元素を複数種類組合せることにより注入ダメー
ジの分布を不均一にすれば、導波路21・の局部冒制御
を可能にする・第4図の光導波路製造方法は、結晶板の
光等波路形成表面域に光導波路形成用金属を被着し、そ
の上にSt、N、の保護層を被着して拡散処理する方式
であシ、図中の符号31はLiNbO5の結晶板、32
はTi蒸着層、33はSi、N、保歇層を示す0第4図
(イ)において、LiNbO3板31の光板波1形成域
表面にTi/1it32t−パターン形成したのち、T
i層32を覆うS i 、N4層33t−被着する。な
お、Si、N4層33はSiH+ + NH+又はSi
H番十N2によるCVD手段で被着可能である。
次いで T iをLiNbO5に拡散させる処理を施す
と第4図(ロ)に示す如<、TiM32を被着したLi
NbO5板31内へTiが拡散し光導波路31′が形成
される。
従って、第4図に示す方式で製造された光等波路31′
は、拡散処理中にL 1NbOsのLiが抜出すことを
Si、N、層33が抑止するため、導波路31′の形状
が乱されないようになる。なお、Ti鳩32をり7トオ
フ手段で形成するのに先立ち、11層32形成用レジス
トパターンをマスクとして、光導波路(31’)形成域
に例えばHイオンを注入しておくとTi層32の拡散を
容易化できる。
第5図の光導波路製造方法は、光等波路を形成させない
表面域にSi3N4の保護層を被着し、その上に光導波
路形成用金属層を被着して拡散処理する方式であ)、図
中の符号41はLiNbO5の結晶板、42はSi、N
、の保護層、43はTi蒸着層を示す。
第5図(イ)において、LiNbO3板41の光板波1
を形成しない表面域K Si、N、層42を被着する。
次いで第5図(ロ)に示す如く、LiNb0a板41が
露呈するI光導波路形成域を埋める11層43を被着し
たの%、LiNb0aにTi k拡散させる処理を施す
と第5図(ハ)に示す如く光等波路41’が形成される
従って、比5図に示す方式で製造された光導波路41’
は、拡散処理中にLiNbO5のLiが抜出すことをS
 i 、N、層42が抑止するため、導波路41′の形
状は乱されることなく形成される。ただし、Si、N、
層42t−マスクとして、光導波路(41’ )形成域
に例えばHイオンを注入したのち、11層43を被着し
それを拡散させるようにすると、該拡散は容易化するよ
うになる。
なお、第4図及び第5図において保護層32及び42は
5iHN+にてなるが、剥離し易いSi3N4層を保護
するには5isNt層の上に5i(h Ailを積層形
成させることが有効であシ、該5i01層はSiH4十
02又はSiH,十N、OによるCVD法で形成可能で
ある。
は)発明の詳細 な説明した如く本発明方法は、光導波路を拡散形成する
ときにLiNbO5板のLiが抜出して該導波路の均一
性を損うことがないため光波伝播ロスが減少し、光導波
路形成の局部的制御を可能ならしめて光スィッチ等の機
能向上に貢献し、さらにLiNbO5板の光等波路形成
域に金属拡散係数を高めるダメージ(イオン注入)を作
る方式にあっては金属拡散時間が大幅に減少して生産性
を向上させた効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図はLiNbO5の結晶板に金属Tiを拡散させた
光導波路の断面図、82図は前記導波路を作成する従来
方法を説明するための図、第3囚は本発明方法の一実施
例に係わる主要工程t−説明するための図、第4図は本
発明方法の他の一実施例に係わる主要工程を説明するだ
めの図、第5図は本発明方法のさらに他の一実施例に係
わる主要工程を説明するための図、第6図は光スィッチ
の主要構成を示す平面図である。 なお図中において、1. 12. 21. 31,41
はLiNb0.の結晶板、2.13.14.21“、 
31’、41’は光導波路、3.23.32.43はT
i層、21′はイオン注入によるダメージ域を示す。 寮5図 (イ) 1聞  7゜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  LiNbO5の結晶板に金属の熱拡散手段で
    所望パターンの光導波路を形成する方法において、Li
    −Nb0.の結晶板は少なくとも光導波路形成表面域の
    周囲に熱拡散処理からLiNbO5を保護する保護層を
    被着し、前記形成表面域に被着した金属層を結晶板内へ
    熱拡散させること全特徴とするLiNbo s光導波路
    の製造方法。 (2)前記保護層が拡散金属の層でおシ、前記結晶板は
    前記光導波路形成表面域に不活性ガス又は水素ガスをイ
    オン注入したのち、前記イオン注入域とそΩ周囲に前記
    拡散金輌の層を被着し、拡散金属を結晶板内へ熱拡散さ
    せることt−%徴とする前記特許請求の範囲第(1)項
    に記載したLiNbO5光導波路の製造方法。 (3)前記保設層がS L 3N、であり、前記結晶板
    は前記光導波路形成表面域に拡散金属の層t−被着し、
    その上を覆って5ilN4の層を被着したのち、前記熱
    拡散させることt−特徴とする前記特許請求の範囲第(
    1)項に記載したLiNb0.光導波路の製造方法0(
    4)前記拡散金属層17フトオ7手段でノ(ターン面に
    前記イオン注入すること全特徴とする前記特許請求の範
    囲第(3)項に記載したLINbOs光導波路の製造方
    法0 (5)前記保護層がS i s N4であシ、前記結晶
    板は前記光導波路形成表面域の周囲に5isN4の層を
    被着し、前記表面域及びS i B N4層の上に拡散
    金属の層を被着したのち、前記熱拡散させることt−特
    徴とする前記特許請求の範囲第(1)項に記載したLt
    NbOs光導波路の製造方法。 (6)被着した前記S i B N4層をマスクとして
    前記結晶板の露呈表面に前記゛イオン注入したのち、前
    記拡散金属層を被着したことを特徴とする特許請求の範
    囲g(5)項に記載したLiNb03先導波路の製造方
    法。 (7)前記S i HN4層の上に5ift Mlを積
    層したことを特徴とする特許 項に記載したLiNb0m光導波路の製造方法。
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