JPH0727941A - 導波路の製造方法 - Google Patents

導波路の製造方法

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JPH0727941A
JPH0727941A JP5195165A JP19516593A JPH0727941A JP H0727941 A JPH0727941 A JP H0727941A JP 5195165 A JP5195165 A JP 5195165A JP 19516593 A JP19516593 A JP 19516593A JP H0727941 A JPH0727941 A JP H0727941A
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JP
Japan
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waveguide
film
mask
transition metal
ridge structure
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Pending
Application number
JP5195165A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Hattori
哲也 服部
Shigeru Semura
滋 瀬村
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導波部となる部分のみの屈折率を高め、光閉
じ込めの良好な導波路を得るための製造方法を提供す
る。 【構成】 LiNbO3 基板1表面にTi膜2を成膜し
た後、パターニングされたフォトレジスト3aをマスク
としてこのTi膜2をエッチングあるいはダイシング加
工し、成形されたTiパターン2aをマスクとしてLi
NbO3 1表面をエッチングあるいはダイシング加工す
ることによりリッジ構造を作り込み、さらにマスクとし
て残したTiパターン2aを熱拡散させることにより、
リッジ構造の導波部1aを有するTi拡散LiNbO3
導波路を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、通信情報処理分野に
おける光部品に関し、特に、誘電体光学材料からなる基
板表面に屈折率の高いリッジ構造の導波部を有するリッ
ジ型高速光変調器に応用可能な導波路の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電気光学効果による導波光制御で
は、LiNbO3 に代表されるような強誘電体結晶を用
いた光変調器への応用が行われている。
【0003】例えば、91年秋、応用物理学会予稿集
(10a−ZN−1)等には、LiNbO3 を基板とし
て、この基板表面に形成されたTiが添加(熱拡散によ
る)されたリッジ構造の導波部を有する光変調器(Ti
拡散LiNbO3 導波路)が示されている。
【0004】特に、この従来技術に示されたTi拡散L
iNbO3 導波路の製造方法は、まずLiNbO3 基板
表面をドライエッチングして導波部となるリッジ構造部
を作り込み、続いてこのリッジ構造部の上部表面のみに
拡散させるべきTi膜を選択的に成膜し、所定温度で所
定時間(例えば1050℃で5時間程度)だけ熱拡散さ
せることにより、リッジ構造の導波部内にTiを拡散
(屈折率を高くする)させて製造していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の導波路、特にT
i拡散LiNbO3 導波路の製造方法は以上のように、
予めLiNbO3 表面に導波部とすべく形成したリッジ
構造部の上部表面に、他の基板領域の屈折率変化と異な
る屈折率変化をもたらすために部分的に拡散させるTi
膜を選択的に成膜するようにしていたので、実際にはア
ライメントが十分な精度で行われなかった場合や、基板
の振動等の不確定要因により、不必要な部分にもTi膜
を成膜してしまうことがあり、そのため導波部だけにT
i拡散させることが難しいという課題があった。
【0006】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、リッジ構造部のみにTiを拡散す
ることを可能にし、光閉じ込めの良好なTi拡散LiN
bO3 導波路を得るための製造方法を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る導波路の
製造方法は、第1の工程において、誘電体光学材料から
なる基板表面に遷移金属膜を成膜した後、パターニング
されたフォトレジストをマスクとしてこの遷移金属膜を
導波路形状にエッチングあるいはダイシング加工し、第
2の工程において、パターニングされた遷移金属膜をマ
スクとして誘電体光学材料表面をエッチングあるいはダ
イシング加工することにより、この表面にリッジ構造部
(高屈折率の導波部となる部分)を作り込み、さらに第
3の工程において、マスクとして残した遷移金属膜を熱
拡散させることにより、リッジ構造の導波路を製造する
ことを特徴としている。
【0008】上記誘電体光学材料としては、LiNbO
3 、LiTaO3 等の電気光学結晶があるが、大きな電
気光学効果を示し、音響光学材料としても比較的大きな
良度指数と電気機械結合係数を持ち、かつ低損失の薄膜
導波路が容易に作成できるということで、LiNbO3
単結晶が導波路形機能デバイス(例えば光変調器)の基
板材料として広く用いられてきた。
【0009】また、最終的に基板となる誘電体光学材料
中に拡散させる遷移金属としては、Ti、V、Ni、C
u等があるが、すでに報告されている実験例からみて、
Tiを拡散させた導波路が最も良好な伝搬特性を示し、
またTi拡散による顕著な結晶性の低下や電気光学効果
の低減は報告されていない。
【0010】以上のことから、発明者らはリッジ構造部
のみにTiを拡散することを可能にし、光閉じ込めの良
好な導波路として、特にTi拡散LiNbO3 導波路を
得るための生産技術を志向しており、具体的には上記誘
電体光学材料としてLiNbO3 を用いるとともに、上
記遷移金属膜として金属Ti膜あるいはTiO2 膜を用
いる。
【0011】
【作用】この発明における導波路の製造方法は、基板と
なる誘電体光学材料表面に遷移金属膜を成膜し、この遷
移金属膜を予め成形して上記誘電体光学材料表面にリッ
ジ構造部(高屈折率の導波路となる部分)を作り込むた
めのマスクとして利用するように構成したので、アライ
メントの必要がまったくない。
【0012】また、パターニングされた遷移金属膜を誘
電体光学材料表面にリッジ構造部を作り込むためのマス
クとしたので、所望のリッジ構造部が作り込まれた時点
で、すでに拡散用の遷移金属はリッジ構造部の上部表面
に選択的に成膜させたのと同じ状態になっている。
【0013】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図1乃至図5を
用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。
【0014】図1乃至図3は、この発明に係る導波路の
製造方法を説明するための各工程図であり、以下3つの
工程に分けて説明する。
【0015】まず、第1の工程を図1を用いて説明す
る。この第1の工程では図1(a)に示すように、Li
NbO3 基板1上の全面にスパッタあるいは電子ビーム
蒸着法によりTi膜2(あるいはTiO2 膜)を約70
nm堆積させる(ちなみに金属Ti膜の融点は極めて高
い)。
【0016】続いて、図1(b)に示すように上記Ti
膜2上にフォトレジスト3を1〜2μmスピンコートし
た後、このフォトレジスト3に導波路マスクパターン4
をフォトリソグラフィにより転写することで、フォトレ
ジスト3を所定形状(導波路形状)のフォトレジストパ
ターン3aにパターニングする(図1(c))。
【0017】そして、このフォトレジストパターン3a
をマスクとして上記LiNbO3 基板1の全面に堆積さ
せたTi膜2を反応性ガスであるCF4 ガスによりドラ
イエッチング(反応性イオンエッチング:Reactive Ion
Etching、以下、RIEで示す)することで、Ti膜2
を導波路形状(以下、Tiパターン2aという)にパタ
ーニングする(図1(d))。
【0018】次に、第2の工程について図2を用いて説
明する。この第2の工程では図2に示すように、すでに
上述した第1の工程において導波路形状にパターニング
されたフォトレジストパターン3a及びTiパターン2
aをマスクとしてLiNbO 3 基板1の表面を反応性ガ
スであるC2 6 にCCl4 ガスを添加した混合ガスに
よりドライエッチング(RIE)し、LiNbO3 基板
1表面に導波部1bとなるリッジ構造部1aを形成す
る。
【0019】次に、第3の工程を図3を用いて説明す
る。この第3の工程では図3(a)に示すように、まず
第2の工程においてマスクに用いたレジストパターン3
aをO2 アッシャーにより除去し、続いてLiNbO3
基板1表面に形成されたリッジ構造部1aの上部表面に
存在するTiパターン2a(試料)を1050℃で5時
間熱拡散させることにより、図3(b)に示すようにリ
ッジ構造の導波部1bを形成する。
【0020】なお、この実施例では説明の都合上、リッ
ジ構造部1aと導波部1bとを区別して説明したが、こ
れらの違いは遷移金属であるTiがその内部に拡散して
いるか否かだけである。また、上記Ti膜2及びLiN
bO3 基板1表面は、ドライエッチングによりパターニ
ングしたが、特にこの方法に限定するものではなく、ダ
イシング加工によってパターニングするようにしても同
様の効果を奏する。
【0021】また、上記第2の工程ではTiパターン2
aはLiNbO3 基板1表面をエッチングするためのマ
スクとなるので、当然のことながらアライメントするこ
となく正確にリッジ構造部の上部表面(図3(a)参
照)に位置することとなる。
【0022】以上の工程を経て得られたTi拡散LiN
bO3 導波路断面のSEM写真を図4に示す。また、発
明者らは図4に示したTi拡散LiNbO3 導波路につ
いて、導波部1bのみにTiが拡散され、光閉じ込めも
良好であることを確認した。
【0023】すなわち、図5はこの発明に係る導波路の
製造方法により製造されたTi拡散LiNbO3 導波路
の近視野像(同図(a))及びその光強度分布(同図
(b))を示す図(写真により確認したものを模式図化
したもの)であり、波長820nmの光を導波させた時
の近視野像を拡大して示している。この図からTiが拡
散している導波部1bにおいて、光閉じ込めが良好に行
われていることが確認できる。なお、図5(a)中の線
A−A´は基板1表面を示す線である。
【0024】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、予め成
膜した例えばTi等の遷移金属膜をマスクとして誘電体
光学材料表面にリッジ構造部を形成し、マスクとなった
遷移金属をリッジ構造部内に熱拡散させる試料としてそ
のまま利用するようにしたので、従来のようにリッジ構
造部の上部表面に選択的に遷移金属を成膜するために行
われるアライメントがまったく必要ないという効果があ
る。
【0025】また、パターニングされた遷移金属膜を誘
電体光学材料表面にリッジ構造部を作り込むためのマス
クとしたので、このリッジ構造部が作り込まれた時点
で、すでに拡散用の遷移金属をリッジ構造部の上部表面
に成膜させたのと同じ状態を実現することができ、した
がって、確実に誘電体光学材料表面のリッジ構造部のみ
にTiを拡散させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る導波路の製造方法における第1
の工程を説明するための工程図である。
【図2】この発明に係る導波路の製造方法における第2
の工程を説明するための工程図である。
【図3】この発明に係る導波路の製造方法における第3
の工程を説明するための工程図である。
【図4】この発明に係る導波路の製造方法により製造さ
れたTi拡散LiNbO3 導波路であって、LiNbO
3 導波路基板上に形成された微細なパターンを表してい
るSEM写真である。
【図5】この発明に係る導波路の製造方法により製造さ
れたTi拡散LiNbO3 導波路の近視野像及びその光
強度分布を示す図である。
【符号の説明】 1…LiNbO3 基板、1a…リッジ構造部、1b…導
波部、2、2a…Ti膜(Tiパターン)、3、3a…
フォトレジスト、4…導波路マスクパターン。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体光学材料からなる基板表面に遷移
    金属膜を成膜した後、パターニングされたフォトレジス
    トをマスクとして該遷移金属膜を導波路形状にエッチン
    グあるいはダイシング加工する第1の工程と、 前記パターニングされた遷移金属膜をマスクとして前記
    誘電体光学材料表面をエッチングあるいはダイシング加
    工することにより、該誘電体光学材料の表面に導波部と
    なるリッジ構造部を形成する第2の工程と、 前記導波部となるリッジ構造部の上部表面にマスクとし
    て残した遷移金属膜を熱拡散させることにより、該誘電
    体光学材料の表面に屈折率の高いリッジ構造の導波部を
    形成する第3の工程を備えた導波路の製造方法。
  2. 【請求項2】前記誘電体光学材料は、LiNbO3 であ
    ることを特徴とする請求項1記載の導波路の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記遷移金属膜は、Ti膜あるいはTi
    2 膜であることを特徴とする請求項1又は2記載の導
    波路の製造方法。
JP5195165A 1993-07-12 1993-07-12 導波路の製造方法 Pending JPH0727941A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0969297A1 (en) * 1998-06-04 2000-01-05 PIRELLI CAVI E SISTEMI S.p.A. Method of manufacturing indiffused optical waveguide structures in a substrate
US6718110B2 (en) * 1998-06-04 2004-04-06 Corning Incorporated Indiffused optical waveguide structures in a substrate
CN103529514A (zh) * 2013-10-30 2014-01-22 上海美维科技有限公司 一种隐埋光波导印制线路板的制造方法
JP2021015924A (ja) * 2019-07-16 2021-02-12 パナソニックIpマネジメント株式会社 プラズマエッチング方法および素子チップの製造方法

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US6718110B2 (en) * 1998-06-04 2004-04-06 Corning Incorporated Indiffused optical waveguide structures in a substrate
CN103529514A (zh) * 2013-10-30 2014-01-22 上海美维科技有限公司 一种隐埋光波导印制线路板的制造方法
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