JPS63307406A - 光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路の製造方法Info
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- JPS63307406A JPS63307406A JP62144657A JP14465787A JPS63307406A JP S63307406 A JPS63307406 A JP S63307406A JP 62144657 A JP62144657 A JP 62144657A JP 14465787 A JP14465787 A JP 14465787A JP S63307406 A JPS63307406 A JP S63307406A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light 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
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
- G02B6/1347—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using ion implantation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光通信分野あるいは光応用計測分野に使用する
光導波路の製造方法に関するものである。
光導波路の製造方法に関するものである。
従来の技術
従来、強誘電体基板であるＬｉＮｂＯ３基板にフォトプ
ロセスやエツチング技術を用いて、 ＬｉＮｂＣ）３０
表面層に先導波路を形成し、光スィッチや光変調器に用
いられてきた。これはたとえばＣＩ 、 Ｌ 、 Ｊａ
ｃｋ＠ｌ 、 Ｃ，に、Ｒ１ａ＠、ａｎｄ Ｔ、Ｉ、Ｖ
ｅｓ＊ｌｋａ。
ロセスやエツチング技術を用いて、 ＬｉＮｂＣ）３０
表面層に先導波路を形成し、光スィッチや光変調器に用
いられてきた。これはたとえばＣＩ 、 Ｌ 、 Ｊａ
ｃｋ＠ｌ 、 Ｃ，に、Ｒ１ａ＠、ａｎｄ Ｔ、Ｉ、Ｖ
ｅｓ＊ｌｋａ。
“Ｐｒｏｔｏｎ ＠ｘｃｈａｎｇ＠ｉｏｒ 、ｈｉｇｈ
−ｈｄｍｍ岬１ｄｅｓｉｎ ＬｉＮｂＯ３，”アプライ
フィジックスレター（Ａｐｐｌ 、Ｐｈｙｓ 、Ｌ＠
ｔ ｔ 、 ）ｖｏｌ 、 ４１ 、 Ｎｏ７． ｐｐ
６０Ｔ−６０５１（１９８２））に示されている。
−ｈｄｍｍ岬１ｄｅｓｉｎ ＬｉＮｂＯ３，”アプライ
フィジックスレター（Ａｐｐｌ 、Ｐｈｙｓ 、Ｌ＠
ｔ ｔ 、 ）ｖｏｌ 、 ４１ 、 Ｎｏ７． ｐｐ
６０Ｔ−６０５１（１９８２））に示されている。
従来の光導波路の作製方法の断面工程図を第２図に示す
。（ａ）の工程は、＋２板（＋２軸に垂直な面に光導波
路を作製する基板）のＬｔＮｂＯ３１基板上に１電子ビ
一ム蒸着装置によってＴａ膜４を形成する蒸着工程であ
り、（ｂ）の工程は（ａ）の工程で形成したＴａ膜４の
上に、フォト・プロセスにより、レジスト層６のマスク
を形成するバターニング工程であシ、（Ｃ）の工程は、
（ｂ）で形成したものをＣＦ４ガスを用いたドライ・エ
ツチングを施こしてＴａｇのマスクを形成するエツチン
グ工程であシ、（ｄ）の工程は、安息香酸中で、熱処理
を行ないＴａ膜４＠マスクとして先導波路層２を形成す
るプロトン交換工程である。１は＋２板のＬＩＮｂＯ３
基板であシ、２はＯ，Ｓμｍの厚さで巾１μｍの先導波
路層であシ、４は３００人の厚みのＴａ膜であシ、６は
０．４μｍの厚みのレジスト層である。
。（ａ）の工程は、＋２板（＋２軸に垂直な面に光導波
路を作製する基板）のＬｔＮｂＯ３１基板上に１電子ビ
一ム蒸着装置によってＴａ膜４を形成する蒸着工程であ
り、（ｂ）の工程は（ａ）の工程で形成したＴａ膜４の
上に、フォト・プロセスにより、レジスト層６のマスク
を形成するバターニング工程であシ、（Ｃ）の工程は、
（ｂ）で形成したものをＣＦ４ガスを用いたドライ・エ
ツチングを施こしてＴａｇのマスクを形成するエツチン
グ工程であシ、（ｄ）の工程は、安息香酸中で、熱処理
を行ないＴａ膜４＠マスクとして先導波路層２を形成す
るプロトン交換工程である。１は＋２板のＬＩＮｂＯ３
基板であシ、２はＯ，Ｓμｍの厚さで巾１μｍの先導波
路層であシ、４は３００人の厚みのＴａ膜であシ、６は
０．４μｍの厚みのレジスト層である。
発明が解決しようとする問題点
従来のプロトン交換方式では、安息香酸の解離指数が４
．１２と大きく溶液中の水素濃度が低いため屈折率差を
０．１３以上大きくすることが困難であり、安息香醗以
外でも例えばピロ燐酸を用いても屈折率差が０．１６以
上大きくすることが困難であった。このため、光の閉じ
込めか弱〈従来の方法で曲シ導波路８ＨＧ（Ｓ＠ｃｏｎ
ｄａｒｙ ＨａｒｍｏｎｌａＧ＠ｎ＠ｒａｔ１ｏｎ ：
２次高調波の光を発生する非線形光学素子）を作製す
ると、光の伝搬損失が大きく 、実用的でなかった。
．１２と大きく溶液中の水素濃度が低いため屈折率差を
０．１３以上大きくすることが困難であり、安息香醗以
外でも例えばピロ燐酸を用いても屈折率差が０．１６以
上大きくすることが困難であった。このため、光の閉じ
込めか弱〈従来の方法で曲シ導波路８ＨＧ（Ｓ＠ｃｏｎ
ｄａｒｙ ＨａｒｍｏｎｌａＧ＠ｎ＠ｒａｔ１ｏｎ ：
２次高調波の光を発生する非線形光学素子）を作製す
ると、光の伝搬損失が大きく 、実用的でなかった。
問題点を解決するための手段
本発明の光導波路の製造方法は、上記問題点を解決する
ために、光導波路層作製部の周囲のＬＩＮｂｘＴａ（１
−ｘ）０３（（Ｋ：ｘ＜：１）にたとえばＡｒイオンを
打込むことにより、光導波路作製部の側部および底部の
イオン注入層の屈折率をＬ ｉ Ｎ ｂ ｘ Ｔ ａ
（、ｘ ） Ｏｓ （Ｏ＜ｘ＜１ ） １よシも小さく
し、しかるのち同作製部に光導波路層をプロトン交換に
より形成することにより、光導波路層の屈折率をＬ ｉ
Ｎｂ 、Ｔ ａ （１，）０３（Ｏ＜ｘ ＜１ ）よ
シも大きくするものである。
ために、光導波路層作製部の周囲のＬＩＮｂｘＴａ（１
−ｘ）０３（（Ｋ：ｘ＜：１）にたとえばＡｒイオンを
打込むことにより、光導波路作製部の側部および底部の
イオン注入層の屈折率をＬ ｉ Ｎ ｂ ｘ Ｔ ａ
（、ｘ ） Ｏｓ （Ｏ＜ｘ＜１ ） １よシも小さく
し、しかるのち同作製部に光導波路層をプロトン交換に
より形成することにより、光導波路層の屈折率をＬ ｉ
Ｎｂ 、Ｔ ａ （１，）０３（Ｏ＜ｘ ＜１ ）よ
シも大きくするものである。
作 用
本発明は上記方法により、イオン注入層と光導波路層の
屈折率差を０．１６以上に形成させることが可能にする
。すなわち、イオン注入にょシ周囲の屈折率を小さくし
、しかるのちプロトン交換による光導波路を形成するこ
とにょシ、屈折率差を０．１６以上にすることができ、
導波路層の光強度を強くすることが可能になる。
屈折率差を０．１６以上に形成させることが可能にする
。すなわち、イオン注入にょシ周囲の屈折率を小さくし
、しかるのちプロトン交換による光導波路を形成するこ
とにょシ、屈折率差を０．１６以上にすることができ、
導波路層の光強度を強くすることが可能になる。
実施例
本発明の先導波路の作製方法の一実施例の工程断面図を
第１図に示す。（Ｊｌ）の工程は、＋２板のＬ ｉ Ｎ
ｂＯ５（Ｌ Ｌ Ｎｂ！Ｔ ａ （４，） Ｏｓ （Ｏ
＜ｘ ＜１ ） １基板上の真上からＡｒイオシを１６
０ＫｅＶで加速し、＋２板のＬｉＮｂＯ３１基板の表面
から。βμｍから０．７μｍの間に、ＡｒイオンをＩ
Ｘ １０１５１ａｎ／／ｃＩＩ注入する。この工程でイ
オン注入層３が形成される。
第１図に示す。（Ｊｌ）の工程は、＋２板のＬ ｉ Ｎ
ｂＯ５（Ｌ Ｌ Ｎｂ！Ｔ ａ （４，） Ｏｓ （Ｏ
＜ｘ ＜１ ） １基板上の真上からＡｒイオシを１６
０ＫｅＶで加速し、＋２板のＬｉＮｂＯ３１基板の表面
から。βμｍから０．７μｍの間に、ＡｒイオンをＩ
Ｘ １０１５１ａｎ／／ｃＩＩ注入する。この工程でイ
オン注入層３が形成される。
（ｂｌは（ａ）の工程を施した＋２板のＬｉＮｂＯ３１
基板の表面にフォトプロセスを行ない０．４μｍの厚み
のレジスト層６をパターン形成するバターニング工程で
ある。すなわち、導波路層作製部１Ａ上にレジスト層５
を形成する。（０）の工程は、＋２板のＬＩＮｂＯ１基
板のレジスト層６をマスクとして層６がない所に、基板
の真上から、基板表面から０．５μｍの深さまでＡｒイ
オンを１Ｘ１０１５ｉ叫べ注入するイオン打込み工程で
あシ、基板１の一部である作製部Ａの側部にイオン注入
領域３Ａが形成され、作製部１Ａの底面、側面に基板１
よシも屈折率の小さいイオン注入領域３，３Ａを形成す
る。
基板の表面にフォトプロセスを行ない０．４μｍの厚み
のレジスト層６をパターン形成するバターニング工程で
ある。すなわち、導波路層作製部１Ａ上にレジスト層５
を形成する。（０）の工程は、＋２板のＬＩＮｂＯ１基
板のレジスト層６をマスクとして層６がない所に、基板
の真上から、基板表面から０．５μｍの深さまでＡｒイ
オンを１Ｘ１０１５ｉ叫べ注入するイオン打込み工程で
あシ、基板１の一部である作製部Ａの側部にイオン注入
領域３Ａが形成され、作製部１Ａの底面、側面に基板１
よシも屈折率の小さいイオン注入領域３，３Ａを形成す
る。
しかるのちＴａ膜４を３００人蒸着きせ、リフト・オフ
法により、レジスト層６とその上のＴａ膜４を除去し、
イオン注入領域３Ａ上にＴａ膜４を残し、イオン注入さ
れていない作製部１Ａの部分だけ、スリット状に露出さ
せる。（ｅ）の工程は、ピロ燐酸を用いて２３０℃１５
分間熱処理を行ない、作製部１Ａに深さＯ，Ｓμｍの光
導波路層２を形成するプロトン交換工程であシ、作製部
１Ａよシも屈折率の大きい光導波路層２を形成する。１
はＬｉＮｂＯ３であシ、２は厚み０．５μｍの光導波路
層であシ、３，３Ａｌ：１．Ａｒイオンが１Ｘ１ｏ１５
１ａｒＶｃｒｌ注入されたイオン注入層であシ、４は厚
みが３００人でＥＢ装置により蒸着されたＴａ膜で、６
は厚みが０．４μｍのレジスト層である。
法により、レジスト層６とその上のＴａ膜４を除去し、
イオン注入領域３Ａ上にＴａ膜４を残し、イオン注入さ
れていない作製部１Ａの部分だけ、スリット状に露出さ
せる。（ｅ）の工程は、ピロ燐酸を用いて２３０℃１５
分間熱処理を行ない、作製部１Ａに深さＯ，Ｓμｍの光
導波路層２を形成するプロトン交換工程であシ、作製部
１Ａよシも屈折率の大きい光導波路層２を形成する。１
はＬｉＮｂＯ３であシ、２は厚み０．５μｍの光導波路
層であシ、３，３Ａｌ：１．Ａｒイオンが１Ｘ１ｏ１５
１ａｒＶｃｒｌ注入されたイオン注入層であシ、４は厚
みが３００人でＥＢ装置により蒸着されたＴａ膜で、６
は厚みが０．４μｍのレジスト層である。
本発明の先導波路の製造方法を用いて形成された光導波
路層２は、従来の光導波路の屈折率差よシも大きいもの
であるため、光導波路内の光強度の高いものが作製され
る。これから、曲り導波路を本発明の光導波路の製造方
法で形成すると、光伝搬損失の少ないものが作製可能に
なシ得る。また、光導波路の側面はイオン注入層で形成
された面であるので、リフト・オフ法による光導波路の
線巾のばらつきはなし、リフト・オフ法を用いることに
より、イオン注入されていないスリット部に光導波路層
２が容易に作製できる。
路層２は、従来の光導波路の屈折率差よシも大きいもの
であるため、光導波路内の光強度の高いものが作製され
る。これから、曲り導波路を本発明の光導波路の製造方
法で形成すると、光伝搬損失の少ないものが作製可能に
なシ得る。また、光導波路の側面はイオン注入層で形成
された面であるので、リフト・オフ法による光導波路の
線巾のばらつきはなし、リフト・オフ法を用いることに
より、イオン注入されていないスリット部に光導波路層
２が容易に作製できる。
゛ なお、実施例においては、Ａｒイオンを１×１ｄ５
１ｏ射注入したイオン注入法を用い九が、Ａｒイオン以
外のイオンを注入してもよく、また、注入量は１×１０
〜Ｉ Ｘｌ ０１６ｉｏｎ肩の間の値が好ましい。また
、プロトン交換法をピロ燐酸による熱処理を用いたが、
光導波路を形成する他のプロトン交換法でも適用可能で
ある。Ｔａ ＩＮ ４を実施例では使用したが、プロト
ン交換溶液に不溶な材料であれば、厚みや材質が違って
いてもよい。
１ｏ射注入したイオン注入法を用い九が、Ａｒイオン以
外のイオンを注入してもよく、また、注入量は１×１０
〜Ｉ Ｘｌ ０１６ｉｏｎ肩の間の値が好ましい。また
、プロトン交換法をピロ燐酸による熱処理を用いたが、
光導波路を形成する他のプロトン交換法でも適用可能で
ある。Ｔａ ＩＮ ４を実施例では使用したが、プロト
ン交換溶液に不溶な材料であれば、厚みや材質が違って
いてもよい。
発明の効果
本発明の光導波路の製造方法を用いることにより、光導
波路層とイオン注入層との屈折率差が、従来の光導波路
層よシも大きくな）、光導波路内の光強度が強くなシ得
る。従来、曲り導波路又はＳＨＧ素子は埋込み型で形成
すると光伝搬損失が大きく実用的でなかったが、本発明
の光導波路の製造方法で、曲シ導波路およびＳＨＧ素子
を作製すると光伝搬損失の少ないものが形成可能である
。
波路層とイオン注入層との屈折率差が、従来の光導波路
層よシも大きくな）、光導波路内の光強度が強くなシ得
る。従来、曲り導波路又はＳＨＧ素子は埋込み型で形成
すると光伝搬損失が大きく実用的でなかったが、本発明
の光導波路の製造方法で、曲シ導波路およびＳＨＧ素子
を作製すると光伝搬損失の少ないものが形成可能である
。
また、従来、リフト・オフ法は、光導波路の線巾のばら
つきが大きいとされていたが、本発明ではｄ イオン注
入層を形成することＫよシ、光導波路の線巾が決定され
るため、リフト・オフ法を使用しても、光導波路の線巾
のばらつきがないし、また、リフト・オフ法を用いるこ
とにより、イオン注入されていないスリット部に容易に
光導波路層を作製することが可能である。
つきが大きいとされていたが、本発明ではｄ イオン注
入層を形成することＫよシ、光導波路の線巾が決定され
るため、リフト・オフ法を使用しても、光導波路の線巾
のばらつきがないし、また、リフト・オフ法を用いるこ
とにより、イオン注入されていないスリット部に容易に
光導波路層を作製することが可能である。
第１図は本発明の一実施例の光導波路の製造方法を示す
工程断面図、第２図は従来の光導波路の製造方法を示す
工程断面図である。 １・０・−・ＬｉＮｂ０ ４・・・・・・Ｔａ膜、２・
・・・・・光導波路層、５・・・・・・レジスト層、ｓ
、 ａＡ・・・・・・イオン注入層。 第１ｖＡ 第２図
工程断面図、第２図は従来の光導波路の製造方法を示す
工程断面図である。 １・０・−・ＬｉＮｂ０ ４・・・・・・Ｔａ膜、２・
・・・・・光導波路層、５・・・・・・レジスト層、ｓ
、 ａＡ・・・・・・イオン注入層。 第１ｖＡ 第２図
Claims (4)
- （１）ＬｉＮｂ＿ｘＴａ＿（＿１＿−＿ｘ＿）Ｏ＿３（
Ｏ≦ｘ≦１）基板の光導波路作製部の側部および底部に
、イオン打込みにより光導波路をイオン注入領域を形成
する工程と、前記光導波路作製部をプロトン交換により
前記光導波路を形成する工程を有してなる光導波路の製
造方法。 - （２）プロトン交換が、ピロ燐酸あるいは燐酸を用いた
プロトン交換である特許請求の範囲第１項記載の光導波
路の製造方法。 - （３）ＬｉＮｂ＿ｘＴａ＿（＿１＿−＿ｘ＿）Ｏ＿３（
Ｏ≦ｘ≦１）基板が＋Ｚ板あるいは−Ｚ板のＬｉＮｂ＿
ｘＴａ＿（＿１＿−＿ｘ＿）Ｏ＿３（Ｏ≦ｘ≦１）基板
である特許請求の範囲第１項記載の光導波路の製造方法
。 - （４）プロトン交換時のマスクを、リフト・オフ法によ
り形成する特許請求の範囲第１項記載の光導波路の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144657A JPS63307406A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144657A JPS63307406A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63307406A true JPS63307406A (ja) | 1988-12-15 |
Family
ID=15367190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62144657A Pending JPS63307406A (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63307406A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006048918A1 (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-11 | Carlo Gavazzi Space Spa | Integrated micro-interferometer and method of making the same |
| WO2008093267A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-08-07 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Light emitting floor surface |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP62144657A patent/JPS63307406A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006048918A1 (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-11 | Carlo Gavazzi Space Spa | Integrated micro-interferometer and method of making the same |
| WO2008093267A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-08-07 | Philips Intellectual Property & Standards Gmbh | Light emitting floor surface |
| US8128253B2 (en) | 2007-01-30 | 2012-03-06 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Light emitting floor surface |
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