JPH0756036A

JPH0756036A - 光導波路デバイス及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0756036A
Application number: JP5201705A
Authority: JP
Inventors: Junko Watanabe; 順子渡邉; Takashi Yamane; 隆志山根; Yasuhiro Omori; 康弘大森
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-08-13
Filing date: 1993-08-13
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はチップ上に光導波路が形成された光
導波路デバイスに関し、デバイス製造における基板から
の切断による影響を軽減して研磨工程を省くと共に、固
定時の熱ダメージを軽減することを目的とする。【構成】導波路基板１２の導波路１３ａ〜１３ｃが形
成された面の裏面に金属膜１６及び金属板１７を形成す
る。そして、導波路１３ａ，１３ｂの端面上に切断時の
保護のためのブロック１８ａ，１８ｂを形成する構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップ上に光導波路が
形成された光導波路デバイスに関する。

【０００２】近年、情報化社会の進展に伴って大容量デ
ータを伝送する必要が高まり、光通信、情報処理の分野
で光集積回路及び光導波路デバイスが使用されてきてい
る。

【０００３】そして、光集積回路の小型、集積化に伴
い、より高信頼度の光導波路デバイスが要求されてい
る。そのため、デバイス製造時における切断工程による
影響及び固定時の熱による影響を軽減させる必要があ
る。

【０００４】

【従来の技術】従来における光導波路デバイスは、Ｌ_i
Ｎ_bＯ₃（リチウムナイオベート）等の基板に拡散等に
より光導波路が所定チップ単位で形成され、形成後切断
によりチップ化される。このチップは、ＵＶ（紫外線）
硬化樹脂等の接着剤によりステンレス等の金属性モジュ
ール筐体に固定されて形成されるのが一般的である。

【０００５】ところで、接着剤による固定方法は、樹脂
特有の温度に依存した不規則な動きを生じることとな
り、また金属性モジュール筐体と導波路基板との間にお
ける熱膨張係数やヤング率の違いによる熱歪みが発生し
て光軸ずれを生じたり、さらにチップに加えられる応力
により光学特性を変化させてしまうことになる。

【０００６】そこで、チップ裏面に金属膜を形成し、金
属性モジュール筐体に、溶接により固定することが知ら
れている（例えば、特開昭４−４３６９２３号公報）。
すなわち、光導波路を形成した基板の裏面に金属膜を形
成し、チップ単位で切断した後、光導波路の切断面を研
磨して各チップを金属性モジュール筐体に溶接により固
定するものである。

【０００７】一方、石英等の光導波路デバイスの場合、
チップ単位で拡散等により光導波路を形成した後、ダイ
シングソー等によりメカニカル的に切り出す。そして、
切り出し面の少くとも光導波路の端面を研磨するもの
で、固定方法は前述と同様である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の公報記
載の固定方法では、溶接する際の熱により導波路基板に
ダメージを与えることになる。また、チップが切断後に
光導波路面を一面ごとに研磨することは極めて長時間を
要することから、研磨工程を省略すると、切断で生じた
光導波路面でのクラックやチッピングにより光学特性が
変化することになる。このクラックやチッピングは、上
述のように基板裏面に金属膜を形成する場合に目視で認
識することができず、歩留りが低下するという問題があ
る。

【０００９】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、デバイス製造時における基板からの切断による
影響を軽減して研磨工程を省くと共に、固定時の熱ダメ
ージを軽減する光導波路デバイスを提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、一方面に光
導波路が形成されるチップ状の導波路基板と、該導波路
基板の他方面に形成される所定の金属膜と、該金属膜面
に形成される所定の金属板と、を有する構成とすること
により解決される。そして、適宜前記導波路基板の光導
波路基板の光導波路上であって、チップ化による該光導
波路端面の位置に保護部材が形成される。あるいは、光
導波路端部がエッチングにより溝を形成することにより
平滑化される構成とする。

【００１１】

【作用】上述のように、本発明の光導波路デバイスは、
導波路基板の、光導波路が形成された面の裏面に金属膜
が形成され、さらに金属膜上に所定の金属板が形成され
る。すなわち、この光導波路デバイスがモジュール本体
に固着される場合、上述の金属膜及び金属板により、モ
ジュール本体と導波路基板間に発生する熱膨張等による
熱歪みが相殺されることになる。これにより、固定時の
熱ダメージを軽減することが可能となる。

【００１２】また、光導波路上の光導波路端面の位置に
保護部材を形成することにより、導波路基板へのチップ
化のための切断による影響を軽減して、該端面の研磨工
程を省くことが可能となる。あるいは、光導波路端面の
位置をエッチングにより溝を形成することで平滑化され
ることにより、該端面の研磨工程を省くことが可能とな
る。

【００１３】

【実施例】図１に、本発明の第１実施例の構成図であ
る。図１（Ａ）は概略側面図、図１（Ｂ）は概略平面
図、図１（Ｃ）は基板裏面の概略図である。

【００１４】図１（Ａ）〜（Ｃ）に示す光導波路デバイ
ス１１は、マッハツェンダ型光変調器であり、Ｌ_iＮ_b
Ｏ₃（リチウムナイオベート）等の電気光学効果結晶又
はＳｉ（シリコン）からなる導波路基板１２は、図１
（Ｂ）に示すように、入力（出力）導波路１３ａ、各分
岐導波路１３ｂ₁，１３ｂ₂、出力（入力）導波１３ｃ
が所定数形成され、各分岐導波路１３ｂ₁，１３ｂ₂上
に、それぞれ信号電極１４ａ、接地電極１４ｂが形成さ
れたものである。

【００１５】信号電極１４ａは進行波型に形成されてい
る。すなわち、電極分布定数回路の構成要素としたとき
に、信号電極１４ａを伝播する例えばマイクロ波領域の
駆動電位信号の伝播方向と分岐導波路１３ｂ₁の伝播光
の方向とが一致するように形成したものである。

【００１６】また、導波路基板１２の裏面には、図１
（Ｃ）に示すように、直線状の判定用導波路１５が所定
数形成される。この導波路基板１２の裏面には、金等の
金属膜１６が形成され、さらに該金属膜１６上に導波路
基板（Ｌ_iＮ_bＯ₃）１２と熱膨張係数の近いステンレ
ス（ＳＵＳ３０４）等の溶接可能な金属板１７が形成さ
れる。

【００１７】そして、導波路基板１２の光導波路１３ａ
〜１３ｃ形成面上であって、該光導波路１３ａ〜１３ｃ
の端面の位置に保護部材であるブロック１８ａ，１８ｂ
が形成される。

【００１８】このようなマンツェンダ型光変調器の光導
波路デバイス１１は、入力導波路１３ａに入力した光信
号が分岐導波路１３ｂ₁，１３ｂ₂に分岐されて進む。
そこで、信号電極１４ａに電界が印加されると、その電
界の強さに応じて基板１２が屈曲して分岐導波路１３ｂ
₁内を進む光信号の屈折率を変化させる。

【００１９】すなわち、分岐導波路１３ｂ₁内を進む光
信号が分岐導波路１３ｂ₂内を進む光信号に対して位相
が変化する。そして、分岐導波路１３ｂ₁内を進む位相
が変化した光信号と、分岐導波路１３ｂ₂内を進む光信
号とが出力導波路１３ｃで合波され、入力光信号に対し
て光強度が変化した光信号として出力させるものであ
る。

【００２０】この場合、金属膜１６は、作製時の応力を
緩和すると共に、信号電極１４ａ及び接地電極１４ｂの
熱膨張等による熱歪みを緩和する役割をする。また、金
属板１７は、該光導波路デバイス１１をモジュール本体
（ステンレス製）に溶着する場合に、熱による導波路基
板１２へのダメージを軽減させる役割をなす。さらに、
ブロック１８ａ，１８ｂは、導波路基板１２をチップ状
（各導波路ごと）に切断して分離する場合の、それぞれ
の導波路１３ａ〜１３ｃの端面の保護をしてクラックや
チッピングの発生を防止するもので、このブロック１８
ａ，１８ｂにより、切断後の研磨工程を省略することが
できるものである。

【００２１】そこで、図２及び図３に、図１の製造工程
図を示す。図２は光導波路デバイス群を製造する場合の
工程図であり、図３はチップ化してモジュール本体に固
着する場合の工程図である。

【００２２】図２において、まず前提として、Ｌ_iＮ_b
Ｏ₃で形成される導波路基板１２の上面及び裏面に図１
（Ｂ），（Ｃ）に示すような導波路１３ａ〜１３ｂ及び
判定用導波路１５がＴ_i（チタン）等の金属を選択的に
拡散されて形成される。

【００２３】この導波路基板１２の上面（導波路１３ａ
〜１３ｃが形成されている面）上に、バッファ層として
例えば５０００ÅのＳ_iＯ₂膜（絶縁膜）２１が形成さ
れる（図２（Ａ））。同様に、導波路基板１２の裏面
（判定用導波路１５が形成されている面）にバッファ層
として例えば５０００ÅのＳ_iＯ₂膜２２が形成される
（図２（Ｂ））。

【００２４】Ｓ_iＯ₂膜２１上には、図１（Ｂ）に示す
ような信号電極１４ａ及び接地電極１４ｂが例えば金及
び金メッキ（１０μｍ）を蒸着して形成されると共に、
Ｓ_iＯ₂膜２２上には図１（Ａ）に示すような金属膜１
６が例えば金及び金メッキ（１０μｍ）を蒸着して形成
される（図２（Ｃ））。この状態のものを原デバイス１
１ａと称す。

【００２５】そして、この原デバイス１１ａに、例えば
ＡｕＳｎ（金スズ）のペースト２３によりステンレス
（ＳＵＳ３０４）の金属板１７がロー付けされる（図２
（Ｄ））。

【００２６】また、図３（Ａ）は、図２（Ｄ）に示す原
デバイス１１ａにペースト２３を介して金属板１７をロ
ー付けした場合を示している。そして、原デバイス１１
ａ上の導波路１３ａ〜１３ｃの端面に位置する部分にブ
ロック１８ａ，１８ｂが接着剤等により取り付けられ、
当該部分がブレード等により切断されてチップ状に分離
される（図３（Ｂ））。これにより、チップ状の光導波
路デバイス（チップ）１１が作製される。

【００２７】このとき、切断後にチップ裏面の判定用導
波路１５に光を結合させて結合損失を測定することによ
り、導波路基板１２と金属膜１６との間に発生したクラ
ックやチッピングの進行性を測定することができる。例
えば、判定用導波路１５の結合損失が１０ｄＢ以上であ
れば、裏面に亀裂を生じているものと判定される。

【００２８】そして、形成されたチップ状の光導波路デ
バイス１１が、溶接によりステンレス製のモジュール本
体２４に固定される（図３（Ｃ））。

【００２９】これにより、より信頼度の高い光導波路デ
バイスが構成され、製造における切断による影響を軽減
して研磨工程を省くことができ、製造時間の大幅な短縮
を図ることができる。また、金属板１７により、モジュ
ール本体２４への固定時に導波路基板１２への熱ダメー
ジを軽減することができるものである。

【００３０】次に、図４に、本発明の第２実施例の製造
工程図を示す。本発明の第２実施例では、Ｓ_i（シリコ
ン）のウエハ上に光導波路を形成し、これをチップ状に
切断、分離する場合を示している。

【００３１】図４において、まず、ウエハ３１上の複数
個のチップ化する領域３２に、それぞれ所定パターンの
光導波路３３が拡散等により形成される。（図４
（Ａ））。この光導波路３３が形成された全面にＳ_i膜
３４を蒸着により形成する（図４（Ｂ））。そして、多
重露光等によりカット部分の分離ライン３５を表出する
ようにエッチングを行う（図４（Ｃ））。

【００３２】続いて、図示しないが、表出した分離ライ
ン３５をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等により、
チップ領域３２の光導波路３３の端面が出る深さの溝を
形成する。この場合、ＲＩＥ法はドライエッチングであ
るが、フッ酸によるウェットエッチングを行ってもよ
い。

【００３３】そして、分離ライン３５の溝に沿って、ブ
レードにより切断を行う。すなわち、ブレードによる切
断は、光導波路３３の端面に影響を与えない幅のものが
使用されることにより、従来の切断後の研磨工程を省略
することができるものである。

【００３４】ここで、図５に、図４により製造される光
導波路デバイスの説明図を示す。図４に示す工程で、図
５（Ａ）に示すようにウエハ３１上に光導波路３３が形
成されたチップ領域３２が複数個形成され、分離による
チップ化後の状態が図５（Ｂ），（Ｃ）に示される。

【００３５】すなわち、ウエハ３１上に形成される光導
波路３３は、その形成時（拡散時）、図５（Ｃ）に示す
ようにＳ_iＯ₂の２層の領域に分かれて、Ｓ_iＯ₂領域
３２ａ内に光導波路３３が形成されたコア領域となる。
そして、上述の分離ライン３５のエッチングによる溝形
成がこのＳ_iＯ₂領域３２ａの深さまで行われ、下層の
Ｓ_iＯ₂領域３２ｂをブレードにより切断するものであ
る。

【００３６】一般に、ドライエッチングとウェットエッ
チングは、ブレードによるダイシングよりも面精度を向
上させることができ、例えば光通信系等で使用される波
長λの１／４以下に面精度を抑えることができる。すな
わち、λ／４以下であれば、光の拡散を抑えることがで
きるものである。従って、エッチングにより光導波路３
３の端面を形成しておけば、ブレードによる切断後に研
磨を行う必要がなくなのものである。

【００３７】次に、特に図示しないが本発明の第３実施
例について説明する。この第３実施例は、図５を用いて
説明すると、従来と同様にウエハ３１上に所定のパター
ンの光導波路（３３）を形成し、分割ライン（３５）に
沿ってチップ領域（３２）をダイシングソー（ブレー
ド）により機械的に切断して分離する。そして、分離さ
れたチップ（３２）をＳ_iＯ₂エッチャント液に浸漬し
て光導波路の端面を平滑化するものである。

【００３８】この方法によれば、エッチャント液に浸漬
するだけで平滑化を行うことができ、研磨工程を省略し
て製造時間の大幅な短縮を図ることができるものであ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、導波路基
板の光導波路が形成された面の裏面に金属膜を形成し、
この金属膜上に金属板を形成すると共に、光導波路の端
面上の位置に保護部材を形成することにより、デバイス
製造における基板からの切断による影響を軽減して研磨
工程を省くことができ、固定時の熱ダメージを軽減する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図である。

【図２】図１の製造工程図（１）である。

【図３】図１の製造工程図（２）である。

【図４】本発明の第２実施例の製造工程図である。

【図５】図４により製造される光導波路デバイスの説明
図である。

【符号の説明】

１１光導波路デバイス１２導波路基板１３ａ入力導波路１３ｂ₁，１３ｂ₂ 分岐導波路１３ｃ出力導波路１４ａ信号電極１４ｂ接地電極１５判定用導波路１６金属膜１７金属板１８ａ，１８ｂブロック２１，２２Ｓ_iＯ₂膜２３ペースト２４モジュール本体３１ウエハ３２チップ領域３３光導波路３４Ｓ_i膜３５分離ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方面に光導波路（１３ａ〜１３ｃ）が
形成されるチップ状の導波路基板（１２）と、該導波路基板（１２）の他方面に形成される所定の金属
膜（１６）と、該金属膜（１６）面に形成される所定の金属板（１７）
と、を有することを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項２】前記導波路基板（１２）の光導波路（１
３ａ〜１３ｃ）上であって、チップ化による該光導波路
（１３ａ〜１３ｃ）端面の位置に保護部材（１８ａ，１
８ｂ）が形成されることを特徴とする請求項１記載の光
導波路デバイス。
【請求項３】前記導波路基板（１２）の前記金属膜
（１６）形成面に光導波路（１５）が形成されることを
特徴とする請求項１又は２記載の光導波路デバイス。
【請求項４】光導波路（１３ａ〜１３ｃ）が形成され
るチップ状の導波路基板（１２）をモジュール本体（２
４）に固着する光導波路デバイスの製造方法において、前記導波路基板（１２）の一方面に前記光導波路（１３
ａ〜１３ｃ）及び所定の電極を形成する工程と、該導波路基板（１２）の他方面に該電極と熱特性が同等
又は近似する所定の金属膜（１６）を形成する工程と、該金属膜（１６）面に、所定の金属板（１７）を所定の
接着部材（２３）により形成する工程と、該導波路基板（２）をチップ状に分離する工程と、該チップ状の導波路基板（１２）の該金属板（１７）面
を前記モジュール本体（２４）に固着する工程と、を含むことを特徴とする光導波デバイスの製造方法。
【請求項５】前記チップ分離前に、前記光導波路（１
３ａ〜１３ｃ）上であって、チップ化による該光導波路
（１３ａ〜１３ｃ）端面の位置に保護部材（１８ａ，１
８ｂ）を形成することを特徴とする請求項４記載の光導
波路デバイスの製造方法。
【請求項６】ウエハ（３１）上の複数個のチップ化す
る領域（３２）にそれぞれ所定パターンの光導波路（３
３）を形成する工程と、該光導波路（３３）上に所定部材（３３）を塗布し、該
チップ化する分離ライン（３５）のみを表出させる工程
と、該表出した分離ライン（３５）を、エッチングにより、
少くとも該光導波路（３３）の端面部分の深さまで溝を
形成する工程と、該ウエハ（３１）に形成された該溝に沿って、機械的に
切断して該光導波路（３３）が形成されたチップを分離
する工程と、を含むことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項７】ウエハ（３１）の上の複数個のチップ化
する領域にそれぞれ所定パターンの光導波路（３３）を
形成する工程と、分離ライン（３５）に沿って該光導波路が形成されたチ
ップ領域を機械的に切断して分離する工程と、該チップを所定のエッチング液に浸漬して、該光導波路
（３３）の端面を平滑化する工程と、を含むことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。