JPS62168101A - リチウム・ニオベ−ト光導波素子およびその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光導波素子に関する。特に、光信号の切替、変
調等に使用されるリチウム・ニオベート光導波素子およ
びその製造方法に関する。

〔概　要〕

本発明は、光導波路に電界を印加する構造が設けられた
リチウム・ニオベート光導波素子およびその製造方法に
おいて、 別々の電極をそれぞれ別々の誘電体で基板から絶縁する
ことにより、 電極の金属による光導波路内の光信号の減衰および誘電
体による漏れ電流を防止し、リチウム・ニオベート光導
波素子の性能を高めるものである。

〔従来の技術〕

リチウム・ニオベート光導波素子は、二以上の光信号の
交差、切替、連結等を行うための光素子として有用であ
る。リチウム・ニオベート光導波素子は、基本的に、リ
チウム・ニオベート基板（典型的には、厚さ０．５〜１
　ｍｍ、幅３〜１０１ｎｆｆ＋、長さ１０〜８０ｍｍ　
）と、この基板内に設けられ、所望の光路に沿って屈折
率が周囲と異なる値に設定された光導波路とを備える。

光導波路を形成するには、基板にドーパントとしてチタ
ン等を添加し拡散させる。これにより、光導波路の屈折
率が周囲の屈折率より大きくなる。この光導波路の光特
性は、電界の印加により変化する。このような電子光学
効果により、リチウム・ニオベート光導波素子を例えば
光変調器や光スィッチとして使用することができる。こ
の電子光学効果を利用するため、基板に電極を形成する
必要がある。電極としては一般に、アルミニウム、クロ
ム上に設けた金等を用いる。

導波路に特定の方向の電界を印加するためには、導波路
のすぐ上に電極を設けることが必要である。

しかし、電極を直接に導波路上に堆積させた場合には、
光導波路の光フィールドが金属層に吸収され、７Ｍモー
ドの伝搬損失が大きくなる。

このような吸収による損失を防止するため、金属電極と
導波路との間に十分な厚さの誘電体層を設け、これによ
り金属電極と導波路とを分離した素子が知られている。

誘電体層の材料としては、例えば二酸化シリコンが用い
られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、共通の誘電体層上に一以上の電極を設けた場合
には、この誘電体層により、漏れ電流が生じる等の有害
な影響が生じる。このため、素子の性能が非常に劣化す
る欠点があった。

本発明は、以上の問題点を解決または少なくとも軽減し
、性能が改善されたリチウム・ニオベート光導波素子お
よびその製造方法を提供すること１を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の第一の発明はリチウム・ニオベート光導波素子
であり、リチウム・ニオベート基板と、このリチウム・
ニオベート基板に形成された光導波路と、この光導波路
に電界を印加する少なくとも二つの電極と、上記リチウ
ム・ニオベート基板および上記光導波領域を上記電極か
ら絶縁する誘電体層とを備えたリチウム・ニオベート光
導波素子において、上記誘電体層が上記電極毎に別々に
設けられたことを特徴とする。

本発明の第二の発明は上記リチウム・ニオベート光４波
素子を製造する方法であり、リチウム・ニオベート基板
上に光導波路を形成する第一工程と、上記基板および上
記光導波路上に誘電体層を堆積させる第二工程と、この
誘電体材料層上に導電体層を堆積させる第三工程と、こ
の導電体層上に電極位置を定義するマスクを形成する第
四工程と、上記導電体層および上記誘電体層の上記マス
りで覆われていない領域をエツチングにより除去する第
五工程とを含むことを特徴とする。

したがって、電極を絶縁する誘電体層は、同一平面内に
別々に形成される。

ここで、「上」とは基板から離れる方向の意味であり、
空間的な方向を示すものではない。同様に、「下」とは
基板に向かう方向をいう。

上述の方法において、第五工程はプラズマエツチング工
程であることが望ましく、リチウム・ニオベート基板を
実質的に腐蝕させることのないエツチング媒体を使用す
ることが望ましい。このようなエツチング媒体としては
、四塩化炭素ＣＣ１ａを使用することが望ましい。また
、第二工程は、その誘電体材料をアニーリングする工程
を含むことが望ましい。

〔作　用〕

本発明のリチウム・ニオベート光導波素子は、基板と電
極とを連続していない誘電体層で絶縁する。誘電体層で
絶縁することにより、電極の金属による光導波路内の光
信号の減衰を防ぐことができる。また、誘電体が連続し
ていないことから、漏れ電流を防止することができる。

優れた性能のリチウム・ニオベート光導波素子が得られ
る。

このような素子を製造するには、マスクの下側がアッダ
カットされないようなエツチング方法を用いることが望
ましい。

電極の位置としては、その一つが光導波路の近傍にある
ことが望ましい。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明実施例のリチウム・ニオベ
ート光導波素子を示す。第１図は本発明の方法により部
分的に完成した状態の斜視図を示し、第２図はエツチン
グ後の断面図を示す。

リチウム・ニオベートの基板１）内には導波領域１２が
設けられている。基板１）上には誘電体層１３が堆積さ
れている。誘電体材１３としては、例えば二酸化シリコ
ンを用いる。この誘電体層１３上には導電体層１４が堆
積されている。導電体層１４としては、典型的にはアル
ミニウム、クロムおよびその上に金を設けたもの、チタ
ンおよびその上に金を設けたものが使用されるが、その
他の導電材料を用いることも可能である。

素子上に電極を形成するためには、導電体層１４の必要
でない領域をエツチングにより除去する必要がある。こ
のために、レジスト材料１５のマスクを導電体層１４上
に設ける。レジスト材料１５としては、ホト・レジスト
等のエツチングを防止する材料を用いる。このレジスト
材料１５により電極の領域が定義される。レジスト材料
１５により電極として指定されていない残り領域１６は
、エツチングに耐えることができない。このレジスト材
料１５を形成した後に、単一ステップのドライ・エツチ
ング、特にプラズマ・エツチングにより、残り領域１６
の下の必要でない導電体層１４および誘電体層１３を除
去する。

導電体層上に一つのマスクを形成し、単一ステップの工
程でエツチングを行うことにより、それほど大きなアン
ダカットを生じることなく有効にエツチングを行うこと
ができる。エツチング媒体としては四塩化炭素ＣＣｌ４
を用いる。理想的には、使用するエツチング媒体として
、リチウム・ニオベートの基板１に実質的に影響しない
ことが望ましい。このためには、四塩化炭素を主成分と
するプラズマ内で、以下の条件によりエツチングを行う
。

第２図は第１図に示した素子のエツチング後の断面図を
示す。領域Ａは導電体層１４を除去した部分を示し、領
域Ｂは誘電体層１３を除去した部分を示す。

（製造例） プラズマ・チクノロシイ　（Ｐｌａｓｍａ　Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ）社製ＰＨ−８０型ブレー型ブレツナ装置を
使用してエツチングを行った。この装置は、液体窒素ク
ライオ・トラップおよび四塩化炭素気体エツチング媒体
の容器を備えている。エツチング領域は４９０ｃｍ”で
あった。電極の間隔は５ｃｍとした。排気速度が毎時４
２．５　ｍ３（毎分７００６　’）の二段ロータリ・ポ
ンプを使用した。二つの製造例について、動作パラメー
タを第１表に示し、これにより得られるエツチング速度
を第２表に示す。第１表には、上記の特定の装置および
上述の条件において実施可能な範囲を併記する。

第１表 第２表 第２表から明らかなように、ここで用いたエツチング方
法は、リチウム・ニオベート光導波素子の製造する場合
に、従来の湿式エツチングに比べて非常に優れている。

湿式エツチングでは、第２図に示した素子を製造するた
めに二段階のエツチング工程が必要であった。すなわち
、リン酸等を用いて導電体層１４の必要のない部分を除
去し、この後に、フッ酸等の第二の湿式エツチング剤を
用いて誘電体層１３の必要のない部分をエツチングする
必要があった。さらに、誘電体層１３のエツチング時に
電極を保護するために、第二のマスクを必要とした。こ
れに対し、四塩化炭素をエンチング媒体として用いるプ
ラズマ・エツチングでは、一段階のエツチング工程で第
２図に示した素子を製造できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のリチウム・ニオベート光
導波素子は電極の金属による光導波路内の光信号の減衰
を防止することができ、しかも電極を絶縁している誘電
体による電流の漏れがない。

したがって、優れた性能のリチウム・ニオベート光導波
素子を提供でき、光通信等の光利用分野に用いて大きな
効果がある。

また、本発明の製造方法により、上記のリチウム・ニオ
ベート光導波素子を比較的単純な工程で製造でき、優れ
た性能の光変調器、光スィッチ等を安価に製造できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明実施例リチウム・ニオベート光導波素子の
部分的に完成した状態の斜視図。 第２図は導電体層および誘電体層をエツチングした後の
断面図。 １）・・・基板、１２・・・光導波路、１３・・・誘電
体層、１４・・・導電体層、１５・・・レジスト材料、
１６・・・残り領域。 活１　父 も２　叉

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）リチウム・ニオベート基板上に光導波路を形成す
   る第一工程と、 上記基板および上記光導波路上に誘電体層を堆積させる
   第二工程と、 この誘電体材料層上に導電体層を堆積させる第三工程と
   、 この導電体層上に電極位置を定義するマスクを形成する
   第四工程と、 上記導電体層および上記誘電体層の上記マスクで覆われ
   ていない領域をエッチングにより除去する第五工程と を含む リチウム・ニオベート光導波素子の製造方法。
2. （２）第五工程はプラズマエッチング工程である特許請
   求の範囲第（１）項に記載のリチウム・ニオベート光導
   波素子の製造方法。
3. （３）第五工程は、リチウム・ニオベート基板を実質的
   に腐蝕させることのないエッチング媒体を使用する特許
   請求の範囲第（１）項または第（２）項に記載のリチウ
   ム・ニオベート光導波素子の製造方法。
4. （４）エッチング媒体は四塩化炭素である特許請求の範
   囲第（３）項に記載のリチウム・ニオベート光導波素子
   の製造方法。
5. （５）第二工程は、その誘電体材料をアニーリングする
   工程を含む特許請求の範囲第（１）項ないし第（４）項
   のいずれかに記載のリチウム・ニオベート光導波素子の
   製造方法。
6. （６）リチウム・ニオベート基板と、 このリチウム・ニオベート基板に形成された光導波路と
   、 この光導波路に電界を印加する少なくとも二つの電極と
   、 上記リチウム・ニオベート基板および上記光導波領域を
   上記電極から絶縁する誘電体層と を備えたリチウム・ニオベート光導波素子において、 上記誘電体層が上記電極毎に別々に設けられたこと を特徴とするリチウム・ニオベート光導波素子。
7. （７）別々に設けられた誘電体層は同一平面内にある特
   許請求の範囲第（６）項に記載のリチウム・ニオベート
   光導波素子。