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JP3932242B2 - Method for forming optical waveguide element - Google Patents

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JP3932242B2
JP3932242B2 JP2000040575A JP2000040575A JP3932242B2 JP 3932242 B2 JP3932242 B2 JP 3932242B2 JP 2000040575 A JP2000040575 A JP 2000040575A JP 2000040575 A JP2000040575 A JP 2000040575A JP 3932242 B2 JP3932242 B2 JP 3932242B2
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靖之 深山
裕俊 永田
敏弘 坂本
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長距離、大容量の光ファイバ通信システムや光計測器などに用いられる光導波路素子の形成方法に関し、特に入射偏波変動に対するデバイス特性の安定化を図る目的で搭載される金属装荷型導波路偏光子を有する光導波路素子の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ニオブ酸リチウム(LN)などの電気光学効果を有する基板上に光導波路やバッファ層、電極などを集積して構成した光導波路素子は、長距離、大容量の光ファイバ通信システムや光計測器などに広く用いられるようになってきた。
このような光導波路素子はLNなどの基板上にTi熱拡散法などを用いて光導波路を形成した後、SiOなどからなるバッファ層、導波光を制御するための変調用電極などを順次形成してウエハを作製する。その後、ダイサーなどを用いて前記ウエハを素子ごとに切り分け、各素子をケースにマウントした後、光ファイバを接続して作製される。
【0003】
このようにして作製された光導波路素子に対しては、通常、基板の主面に対して垂直、あるいは水平方向にのみ振動する偏波成分を有する光波を用いる。このため、これら光導波路素子においてはその入射側に偏波保持ファイバを接続し、前記偏波成分を有するいわゆる直線偏光を入射させるようにしている。
しかしながら、前記偏波保持ファイバに外部から応力がかかったり、入射する光波が直線偏光でなかったりすると、前記光導波路素子の出射側において、前記光波の消光比が劣化するという問題が生じる。したがって、光導波路素子における信号のオン/オフを正確に行うことができなくなり、信号伝送におけるS/N比が劣化してしまうという問題が生じていた。
【0004】
このような問題点を解決するため、特開平4−282608号公報及び特開昭62−299913号公報においては、それぞれ光導波路の端面に薄い偏光子を貼り付けたり、あるいは光導波路近傍に遷移金属などを熱拡散したりすることにより、いわゆる導波路型偏光子を組み込む技術が開示されている。そして、この導波路型偏光子によって不要な偏波成分を除去し、入射偏波変動に対するデバイス特性の安定化を図っている。
【0005】
また、Suematsu et. al: Appl. Phys. Lett.,Vol.21,No.6 (1972)には、光導波路上に金属層を装荷し、この金属層による各偏波の電界成分吸収差を利用して偏光作用を持たせる金属装荷型の導波路型偏光子が記載されている。具体的には、基板の主面に対して水平方向に振動する偏波(TEモード光と呼ぶ)を透過し、垂直方向に振動する偏波(TMモード光と呼ぶ)を吸収する。この金属装荷型の導波路型偏光子は、構造が簡単な割に比較的高い消光比が得られることを特徴とする。
【0006】
そして、上記金属装荷型の導波路型偏光子は以下のようにして形成する。すなわち、光導波路が形成されたLN基板上へフォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィにより偏光子パターンを形成する。次いで、偏光子として作用させるための金属層、例えばAl層を蒸着法などにより前記偏光子パターン上に成膜する。その後、前記レジスト上の余分なAl層を有機溶剤中で除去することにより、前記光導波路上にAl装荷の導波路型偏光子を形成する。
【0007】
一方、基板と光導波路中を導波する光波を変調するための変調用電極との間に、速度整合を向上させるなどの目的からSiOなどからなるバッファ層を形成する場合がある。また、金属装荷型の導波路型偏光子は、上述のように光導波路に接触するようにして形成する必要がある。したがって、上記のようなバッファ層を形成する場合、このバッファ層に開口部を形成して基板の主面を露出させ、前記開口部内に導波路型偏光子を形成することによって、前記導波路型偏光子と光導波路とが接触するようにしていた。
また前記開口部は、バッファ層に主として用いられる上記SiOのエッチングレートが高いという理由から、CF、CHFなどのフロン系ガスプラズマを用いた反応性ドライエッチングにより形成していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなドライエッチング法を用いて開口部を形成する場合においては、バッファ層厚のばらつきや、エッチングバッチ間でのエッチングレートのばらつきなどにより、バッファ層がオーバエッチングされ、基板の主面までもがエッチングされる場合があった。
そして、このようなオーバエッチングによって形成された開口部内に、前述したようなAl装荷の導波路型偏光子を形成した場合、導波路型偏光子の偏光特性にばらつきが生じ、光導波路素子自体の消光比が著しく劣化してしまう場合があった。
【0009】
このため本発明者らは、上記開口部の形成工程においてマススペクトル分析や発光分析などを利用したプロセスモニターを行うことによってエッチング終点を検出し、これによりオーバエッチングを防止することを試みた。しかしながら、これらの技術を用いることにっても基板のオーバエッチングを完全に防止することはできずにいた。
【0010】
本発明は、金属装荷型の導波路型偏光子を具える光導波路素子において、前記導波路型偏光子の偏光特性の変動を防止し、高い消光比を安定して得ることが可能な前記光導波路素子の形成方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の光導波路素子の形成方法は、電気光学効果を有する基板上に、光導波路、バッファ層、金属装荷型の導波路型偏光子、及び変調用電極を具えた光導波路素子の形成方法であって、該基板は、リチウムを構成元素種とする酸化物からなり、前記基板に光導波路を形成する第1の工程と、前記基板上にバッファ層を形成する第2の工程と、前記バッファ層を非反応性ドライエッチングにより部分的に除去して第1の開口部を形成し、前記基板の主面における前記光導波路が形成された部分の少なくとも一部を露出させる第3の工程と、前記第1の開口部内において、前記基板上に前記金属装荷型の導波路型偏光子を形成する第4の工程と、を含むことを特徴とする。
【0012】
本発明者らは、バッファ層がオーバエッチングされることにより形成された開口部内に金属装荷型の導波路型偏光子を形成した場合における、導波路型偏光子の偏光特性が変動する原因について、LN基板を用いて詳細な検討を行った。
その結果、バッファ層を形成することなく、基板上に直接金属装荷型の導波路型偏光子を形成した場合において、この導波路型偏光子を構成する金属層には腐食が全く見られなかったのに対し、上記開口部内に金属装荷型の導波路型偏光子を形成した場合においては、この導波路型偏光子を構成する金属層が腐食していることを発見した。
【0013】
そして、かかる腐食の原因をさらに探求したところ、開口部内に露出した基板の主面における過剰な遊離酸素が原因であることを突き止めた。
そして、このような過剰な遊離酸素の発生が開口部を形成する際のオーバエッチングと対応していることから、本発明者らは以下のような過剰酸素発生のメカニズムを想定した。すなわち、フロン系ガスのプラズマを用いた化学的な作用を主体とする反応性ドライエッチングにより、エッチング種であるフッ素ラジカルがLN基板を構成しているリチウム原子と選択的に反応し、フッ化物として前記基板から排出されることにより、基板表面近傍において酸素が過剰に存在するというメカニズムを想定した。
【0014】
このようなメカニズムに基づき、本発明者らは、アルゴンガスプラズマを用い、物理的にエッチングを行う非反応性ドライエッチングにより、バッファ層を部分的に除去して開口部を形成した。そして、この開口部に金属装荷型の導波路型偏光子を形成したところ、この導波路型偏光子を構成する金属層には全く腐食は見られず、前記導波路型偏光子の偏光特性は変動しないことを見出した。その結果、高い消光比を有する光導波路素子を安定的に得ることが可能であることを見出した。
本発明は、本発明者らによるこのような膨大な研究探索の結果としてなされてものである。
【0015】
本発明によれば、バッファ層を部分的にドライエッチングして開口部を形成する際に、オーバエッチングによって基板の主面がエッチングされた場合においても、前記基板の主面における表層部分に過剰な遊離酸素が存在することがない。このため、前記開口部内に金属装荷型の導波路型偏光子を形成した場合においても、導波路型偏光子を構成する金属層が酸化されて腐食されることがない。
したがって、導波路型偏光子の偏光特性が安定し、高い消光比を有する光導波路素子を安定的に得ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の光導波路素子の形成方法により作製した光導波路素子の一例を示す斜視図である。なお、図1では、本発明の特徴を明確にすべく詳細な部分については記載を省略している。
以下、図1を参照しながら本発明の形成方法について説明する。
【0017】
図1に示す光導波路素子10は、電気光学効果を有する基板1と、この基板1に形成された光導波路2と、変調用電極を構成する信号電極5及び接地電極6とを具えている。さらに、基板1と信号電極5及び接地電極6との間には、バッファ層3が形成されている。また、基板1の左端には、基板1の主面1Aと接触するようにして金属装荷型の導波路型偏光子4が形成されている。さらに、基板1の右端には、基板1の主面1A上と接触するようにしてDC電極7が形成されている。
このDC電極7は、光導波路素子10の動作点を制御するために、光導波路2に所定のバイアス電圧を印加するためのものである。
【0018】
光波は図中に示す矢印の方向から光導波路素子10の光導波路2に入射され、金属装荷型の導波路型偏光子4によって基板1の主面1Aと平行な偏波成分のみが選択される。そして、信号電極5及び接地電極6に印加された所定の変調信号による変調を受けることによって、前記光波が消光及び非消光され、電気信号が光のオン/オフに置き換えられるものである。
【0019】
本発明においては、最初に電気光学効果を有する基板1に光導波路2を形成する。光導波路2は、Ti熱拡散法、プロトン交換法、エピタキシャル成長法、及びイオン注入法などいずれの方法をも用いることができる。
【0020】
次いで、本発明においては、基板1上にバッファ層3を形成する。バッファ層3は、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法などの公知の製膜法により、バッファ層3を構成する材料の種類に応じて任意に選択することができる。
また、バッファ層3は、光導波路を導波する光波と信号電極等に印加される変調信号であるマイクロ波との速度整合を図る目的、及び前記光波の前記変調用電極による吸収損失を防止する目的などから、好ましくは0.2〜2.0μmの厚さに形成する。
【0021】
次いで、本発明においては、バッファ層3を非反応性ドライエッチングにより部分的に除去して第1の開口部8を形成する。
非反応性ドライエッチングは、例えば、以下のようにして実施する。
最初に、バッファ層3上にクロムマスクを蒸着法などにより、バッファ層よりも若干厚く、例えば、厚さ0.3〜2.1μmに形成する。そして、前記クロムマスク上にフォトレジストを厚さ0.7〜1.0μmに形成した後、フォトリソグラフィによって前記フォトレジストをパターニングする。次いで、前記クロムマスクの第1の開口部8に相当する部分をケミカルエッチングによって除去する。残ったフォトレジストは、有機溶剤により除去する。
【0022】
その後、例えば、ECRプラズマ源を用いたドライエッチング装置内に前記のようにして得られたウエハを設置し、バッファ層3をドライエッチングする。すると、バッファ層3の、前記クロムマスクの形成されていない第1の開口部8に相当する部分のみがエッチング除去され、第1の開口部8が形成される。残ったクロムマスクはケミカルエッチングなどによって除去する。
【0023】
非反応性ドライエッチングに用いることのできるエッチングガスは、非反応性のプラズマイオン種を形成するものであれば特には限定されない。しかしながら、エッチングレートが比較的高いこと、及び化学的に安定で取り扱い易いことから、不活性ガスを用いることが好ましい。特に入手しやすく価格が安いこと、エッチングレートの制御が容易であるとの観点から、アルゴンガスを用いることが好ましい。
【0024】
また、バッファ層3を1.0μm以上と比較的厚く形成する場合においては、反応性ドライエッチングと非反応性ドライエッチングとを併用して第1の開口部8を形成することが好ましい。
すなわち、最初に反応性ドライエッチングによってバッファ層3をエッチングする。そして、エッチングが進行して基板1の主面1Aが露出する直前に反応性ドライエッチングから非反応性ドライエッチングに切り替えるものである。
【0025】
反応性ドライエッチングはバッファ層を主に化学的な作用によりエッチングするため、高いエッチングレートを得ることができる。したがって、第1の開口部8の形成時間を短縮化することができる。さらには、クロムマスクなどとの選択比は比較的高いため、バッファ層を厚く形成した場合においても、クロムマスクなどを厚く形成する必要がない。このため、マスク材料の節約にもつながる。
そして、基板1の主面1Aが露出する直前に非反応性ドライエッチングに切り替えることにより、基板1の主面1Aをオーバエッチングしても、基板1の主面における表層部分に過剰の遊離酸素は発生しない。
【0026】
上記反応性ドライエッチングには、フロン系ガスを用いることが好ましい。フロン系ガスは、バッファ層の主材料であるSiOのエッチング種であるフッ素ラジカルの生成に優れるため、上述したようなエッチングレートの向上などには極めて有効である。
フロン系ガスとしては、前述したようなCF、CHFガスなどの他に、C及びCを例示することができる。
【0027】
次いで、本発明においては、第1の開口部8内における基板1の主面1A上に金属装荷型の導波路型偏光子4を形成する。
金属装荷型の導波路型偏光子4は、第1の開口部8内に所定のフォトレジストパターンを形成した後、このパターン上に例えば蒸着法などによって金属を堆積させ、所定の金属層を形成することによって作製する。金属装荷型の導波路型偏光子4の装荷長Lは、一般に0.5〜5.0mmである。
【0028】
次いで、本発明の好ましい態様である図1に示す光導波路素子10においては、バッファ層3上に変調用電極である信号電極5及び接地電極6を形成する。これらの電極は、蒸着法とメッキ法を用いて形成する。
【0029】
また、図1に示す光導波路素子10においては、基板1の右端にDC電極7を形成している。このDC電極7においては速度整合などの問題が無いこと、及び駆動電圧を低減することができるという理由から、一般には、図1に示すように基板1の主面1A上に直接形成することが好ましい。したがって、本発明においては、金属装荷型の導波路型偏光子4の場合と同様にしてバッファ層3をエッチング除去して第2の開口部9を形成し、この第2の開口部9内にDC電極7を形成する。
【0030】
そして、第2の開口部9の形成は、工程数を減らして製造コストを低減するなどの目的から、一般には第1の開口部8の形成と同時に行うことが好ましい。そして本発明において、第1の開口部8の形成は非反応性ドライエッチングを用いて行う。このため、非反応性ドライエッチングの条件及びオーバエッチングの程度によっては、基板1の主面1Aにおける表層部分の酸素が逆に欠乏してしまう場合がある。
このように酸素が欠乏した状態の基板上にDC電極を形成すると、基板の表層部分の酸素欠陥に起因して、基板内にキャリアが発生する場合がある。このため、DC電極において大きなDCドリフトが発生する場合がある。
【0031】
したがって、上記のようにDC電極を形成する場合においては、ドライエッチング加工後に、基板を酸素含有雰囲気中でアニーリングすることが好ましい。
具体的には、図1において第1の開口部8及び第2の開口部9を形成した後、基板1を管状炉などの電気炉内に設置し、酸素含有雰囲気中、100〜900℃において1〜20時間加熱処理を行うことにより実施する。
ここで酸素含有雰囲気とは、酸素ガス雰囲気の他、合成空気や大気中など所定量の酸素を含む雰囲気をいう。
【0032】
酸素含有雰囲気中でのアニーリングは、第1の開口部8及び第2の開口部9を形成した後であって、金属装荷型の導波路型偏光子4を構成する金属層の酸化を防止すべく、金属装荷型の導波路型偏光子4を形成する以前に行うことが好ましい。
【0033】
また、バッファ層3が厚い場合においては、第1の開口部8の場合と同様に、第2の開口部9についても反応性ドライエッチングと非反応性ドライエッチングとを併用して形成することもできる。
【0034】
なお、図1においては、第2の開口部9内にDC電極のみを形成している。しかしながら、DC電極を形成しない場合において、第2の開口部を変調用電極が設けられている部分に形成し、変調用電極を第2の開口部内における基板の主面上に直接形成することもできる。これによって、より低い駆動電圧で光導波路素子を駆動させることができる。
さらに、第2の開口部は、基板の主面を露出させることなく、バッファ層の一部を膜厚方向に残存させて単に凹部状に形成することもできる。しかしながら、この凹部内にDC電極を形成するような場合は、DC電極は基板の主面上に直接形成することが好ましいことから、前記凹部は開口部として形成することが好ましい。
なお、凹部内に変調用電極を形成する場合、変調用電極を構成する信号電極のみを前記凹部内に形成することが好ましい。これによって、前記駆動電圧の低減と、光導波路中を導波する光波と変調用電極に印加されている変調信号との速度整合の向上、及び前記光波の電極による吸収の抑制を達成することができる。
【0035】
また、第2の開口部とは別に上記凹部を形成し、前記第2の開口部内に上述したようにしてDC電極を形成し、前記凹部内に上述したようにして変調用電極を形成することもできる。これにより、上述したようなDC電極形成の効果と、変調用電極を基板の主面に直接形成した効果とを同時に得ることができる。
なお、この場合においても、凹部を基板の主面が露出するようにして形成し、開口部(以下、「第3の開口部」という)として構成することもできる。
【0036】
第3の開口部の形成は、工程数を減らして製造コストを低減するなどの目的から、前記第1の開口部及び前記第2の開口部の形成と同時に行うことが好ましい。
したがって、この場合において、第3の開口部の形成は、第1の開口部及び第2の開口部の場合と同様にして非反応性ドライエッチングによって行う。また、反応性ドライエッチングを併用することもできる。
そして、非反応性ドライエッチングで第3の開口部を形成した場合においても、前述したように、基板を酸素含有雰囲気中でアニーリングする。アニーリングの条件は、第1の開口部及び第2の開口部を形成する場合と同様である。
【0037】
また、第1の開口部8又は第2の開口部9を形成する際において、信号電極5と接地電極6との間に位置するバッファ層部分をも、ドライエッチングによって同時に除去することができる。このようにしてバッファ層部分を除去することにより、信号電極5に印加される変調信号がバッファ層側に漏洩する割合が減少する。したがって、変調信号が光導波路に集中するようになり、光導波路素子の変調効率が向上する。
【0038】
本発明の形成方法は、特にリチウムを含有した強誘電性材料からなる基板に対してその効果を顕著に発現する。すなわち、フロン系ガスを用いた従来の反応性ドライエッチングにおいては、上述したようにフッ素ラジカルが基板のリチウムと反応してフッ化物を形成し、基板から排出されることにより、基板の主面の表層部分における酸素過剰が顕著になる。
これに対し本発明の形成方法においては、上記のようなフッ化物を形成することがないため、基板の主面の表層部分において酸素が過剰になることがない。このため、開口部内における基板の主面に金属装荷型の導波路型偏光子を形成した場合に、その腐食の程度の差は、従来法と本発明の方法との間において、リチウムを含有した強誘電体性材料からなる基板を用いた場合に顕著になる。
【0039】
リチウムを含有した強誘電体材料としては、上述したニオブ酸リチウム(LiNbO)の他に、タンタル酸リチウム(LiTaO)を例示することができる。特に、高品位の結晶が比較的安価で入手でき、Ti熱拡散法などによる光導波路の作製が容易であるなどの理由から、一般的にはニオブ酸リチウムが基板材料として用いられる。
【0040】
【実施例】
以下実施例により、本発明を具体的に説明する。
(実施例1)
本実施例においては、本発明の形成方法を用いることにより、図1に示すような光導波路素子10を形成した。但し、本実施例では、第2の開口部9及びDC電極7については形成しなかった。
基板1には、ニオブ酸リチウム単結晶のXカット板を用いた。次いで、基板1内にTi熱拡散法により光導波路2を形成した。次いで、基板1上に、蒸着法によってSiOからなるバッファ層3を厚さ0.5μmに形成した。次いで、バッファ層の機械的強度の向上や、酸欠部分への酸素補給の目的からバッファ層3が形成された基板1を酸素雰囲気中、600℃で5時間アニーリングした。
【0041】
次いで、ECRプラズマ源を具えるドライエッチング装置を用いるとともに、エッチングガスとしてアルゴンガスを用い、「発明の実施の形態」で述べた手順にしたがって第1の開口部8を形成した。
次いで、同じく「発明の実施の形態」で述べた手順にしたがって第1の開口部8内に装荷長が5mmであり、厚さが1000ÅのAl層からなる金属装荷型の導波路型偏光子4を形成した。
その後、バッファ層3上に下地層としてTi層及びAu層を蒸着法により形成した後、電極層としてAu層をメッキ法によって厚く形成した。さらに前記Ti層及びAu層にケミカルエッチングを行うことによって分離し、信号電極5及び接地電極6を厚さ20μmに形成した。
【0042】
このようにして得られた光導波路素子10に光ファイバを接続し、その偏波消光比を調べた。その結果、約21dBという高い偏波消光比が得られた。
【0043】
(実施例2)
本実施例においても、本発明の形成方法を用いることにより、図1に示すような光導波路素子10を形成した。
バッファ層3を形成した後のアニーリングまでは、実施例1と同様にして実施した。但し、実施例1と異なり、本実施例においてはバッファ層3の厚さを1.0μmにした。
次いで、ECRプラズマ源を具えるドライエッチング装置を用い、「発明の実施の形態」で述べた手順にしたがって第1の開口部8及び第2の開口部9を形成した。但し、開口部の形成に当たっては、最初にCFガスを用いた反応性ドライエッチングにより、バッファ層3を厚さ方向に約0.9μm除去した後、実施例1と同様にして残り約0.1μmを除去することによって形成した。
【0044】
次いで、基板1を酸素気流中において、600℃、5時間アニーリングした後、実施例1と同様にして金属装荷型の導波路型偏光子4を形成した。
次いで、実施例1と同様にして信号電極5及び接地電極6を形成するとともに、この信号電極5などと同時に所定のマスクを用いることによってDC電極7を形成した。
【0045】
このようにして得られた光導波路素子10に光ファイバを接続し、その偏波消光比を調べた。その結果、約20dBという高い偏波消光比が得られた。
また、光導波路素子10のDCドリフトを調べた結果、図2の(a)に示すような曲線が得られた。そして、この場合におけるDCバイアスのドリフト値は約1.5Vであることが判明した。
【0046】
(比較例1)
実施例1において、第1の開口部8をCFガスを用いた反応性ドライエッチングにより形成した以外は、実施例1と同様にして光導波路素子を形成した。この光導波路素子10の偏波消光比を実施例1と同様にして測定したところ、約2dBであった。
【0047】
(比較例2)
実施例2において、第1の開口部8及び第2の開口部9を形成した後の、酸素含有雰囲気中でのアニーリングを行わなかった以外は、実施例2と同様にして実施した。
得られた光導波路素子の偏波消光比を実施例1と同様にして調べたところ、約18dBという値が得られた。
また、この光導波路素子のDCドリフトを調べたところ、図2の(b)に示すような曲線が得られた。そして、この場合における電圧のドリフト値は約10.5Vであることが判明した。
【0048】
実施例1、2及び比較例2と比較例1とから明らかなように、本発明にしたがって非反応性ドライエッチングによって開口部を形成し、この開口部内に金属装荷型の導波路型偏光子を形成した場合においては、高い消光比を有する光導波路素子が得られることが分かる。
また、実施例2と比較例2とから明らかなように、本発明にしたがって、DC電極を形成する以前に基板を酸素含有雰囲気中でアニーリングした場合においては、DCドリフトが極めて小さいことが分かる。
【0049】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変更や変形が可能である。
【0050】
【発明の効果】
本発明の形成方法によれば、基板上に形成されたバッファ層をドライエッチングして開口部を形成した場合においても、この開口部内に露出した基板の主面の表層部分が酸素過剰の状態になることがない。したがって、前記基板の主面に金属装荷型の導波路型偏光子を形成した場合においても、前記導波路型偏光子の腐食を防止することができ、高い消光比を有する光導波路素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光導波路素子の形成方法により作製した光導波路素子の一例を示す斜視図である。
【図2】 光導波路素子のDCドリフト曲線を示す図である。
【符号の説明】
1 基板
2 光導波路
3 バッファ層
4 金属装荷型の導波路型偏光子
5 信号電極
6 接地電極
7 DC電極
8 第1の開口部
9 第2の開口部
10 光導波路素子
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming an optical waveguide element used in a long-distance, large-capacity optical fiber communication system, an optical measuring instrument, and the like, and more particularly, metal loading mounted for the purpose of stabilizing device characteristics against incident polarization fluctuations The present invention relates to a method for forming an optical waveguide device having a type waveguide polarizer.
[0002]
[Prior art]
An optical waveguide device in which an optical waveguide, a buffer layer, an electrode, and the like are integrated on a substrate having an electro-optic effect such as lithium niobate (LN) is a long-distance, large-capacity optical fiber communication system, an optical measuring instrument, Has come to be widely used.
Such an optical waveguide element is formed by forming an optical waveguide on a substrate such as LN using a Ti thermal diffusion method, and then SiO 2 2 A wafer is manufactured by sequentially forming a buffer layer made of the above and the like, a modulation electrode for controlling guided light, and the like. Thereafter, the wafer is cut into elements using a dicer or the like, and each element is mounted on a case, and then an optical fiber is connected.
[0003]
For the optical waveguide device manufactured in this manner, a light wave having a polarization component that vibrates only in the vertical or horizontal direction with respect to the main surface of the substrate is usually used. For this reason, in these optical waveguide elements, a polarization-maintaining fiber is connected to the incident side so that so-called linearly polarized light having the polarization component is incident.
However, when stress is applied to the polarization maintaining fiber from the outside, or the incident light wave is not linearly polarized light, there arises a problem that the extinction ratio of the light wave is deteriorated on the output side of the optical waveguide element. Therefore, it is impossible to accurately turn on / off the signal in the optical waveguide device, and the S / N ratio in signal transmission is deteriorated.
[0004]
In order to solve such problems, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-282608 and 62-299913, a thin polarizer is attached to the end face of the optical waveguide, or a transition metal is provided in the vicinity of the optical waveguide. A technique for incorporating a so-called waveguide-type polarizer by thermally diffusing and the like is disclosed. Then, unnecessary polarization components are removed by this waveguide type polarizer to stabilize the device characteristics against incident polarization fluctuations.
[0005]
In Suematsu et. Al: Appl. Phys. Lett., Vol. 21, No. 6 (1972), a metal layer is loaded on the optical waveguide, and the difference in the electric field component absorption of each polarization by this metal layer is measured. A metal-loaded waveguide polarizer is described that uses it to provide a polarizing action. Specifically, polarized light that vibrates in the horizontal direction (referred to as TE mode light) with respect to the main surface of the substrate is transmitted, and polarized light that vibrates in the vertical direction (referred to as TM mode light) is absorbed. This metal-loaded waveguide polarizer is characterized in that a relatively high extinction ratio can be obtained for a simple structure.
[0006]
The metal-loaded waveguide polarizer is formed as follows. That is, after applying a photoresist on the LN substrate on which the optical waveguide is formed, a polarizer pattern is formed by photolithography. Next, a metal layer for acting as a polarizer, for example, an Al layer is formed on the polarizer pattern by vapor deposition or the like. Thereafter, an excess Al layer on the resist is removed in an organic solvent to form an Al-loaded waveguide polarizer on the optical waveguide.
[0007]
On the other hand, for the purpose of improving the speed matching between the substrate and the modulation electrode for modulating the light wave guided in the optical waveguide, SiO is used. 2 In some cases, a buffer layer made of the above is formed. In addition, the metal-loaded waveguide polarizer needs to be formed so as to be in contact with the optical waveguide as described above. Therefore, when forming the buffer layer as described above, an opening is formed in the buffer layer to expose the main surface of the substrate, and a waveguide-type polarizer is formed in the opening, whereby the waveguide type The polarizer and the optical waveguide are in contact with each other.
The opening is made of the SiO mainly used for the buffer layer. 2 Because of the high etching rate of CF 4 , CHF 3 It was formed by reactive dry etching using chlorofluorocarbon gas plasma.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the opening is formed by using the dry etching method as described above, the buffer layer is over-etched due to variations in the buffer layer thickness or variations in the etching rate between etching batches. Even the surface was sometimes etched.
When an Al-loaded waveguide polarizer as described above is formed in the opening formed by such over-etching, the polarization characteristics of the waveguide polarizer vary, and the optical waveguide element itself In some cases, the extinction ratio was significantly deteriorated.
[0009]
For this reason, the present inventors tried to detect an etching end point by performing a process monitor using mass spectrum analysis, emission analysis, or the like in the step of forming the opening, thereby preventing over-etching. However, even when these techniques are used, overetching of the substrate cannot be completely prevented.
[0010]
The present invention provides an optical waveguide device comprising a metal-loaded waveguide polarizer, wherein the optical waveguide device can prevent a fluctuation in polarization characteristics of the waveguide polarizer and can stably obtain a high extinction ratio. An object of the present invention is to provide a method for forming a waveguide element.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The method for forming an optical waveguide device of the present invention is a method for forming an optical waveguide device comprising an optical waveguide, a buffer layer, a metal-loaded waveguide polarizer, and a modulation electrode on a substrate having an electro-optic effect. There, The substrate is made of an oxide having lithium as a constituent element species, A first step of forming an optical waveguide on the substrate; a second step of forming a buffer layer on the substrate; and a first opening formed by partially removing the buffer layer by non-reactive dry etching A third step of exposing at least a portion of the main surface of the substrate on which the optical waveguide is formed, and the metal-loaded waveguide on the substrate in the first opening. And a fourth step of forming a mold polarizer.
[0012]
When the metal-loaded waveguide polarizer is formed in the opening formed by over-etching the buffer layer, the inventors of the present invention change the polarization characteristics of the waveguide polarizer. Detailed examination was performed using an LN substrate.
As a result, when a metal-loaded waveguide polarizer was formed directly on the substrate without forming a buffer layer, no corrosion was observed on the metal layer constituting the waveguide polarizer. On the other hand, when a metal-loaded waveguide polarizer was formed in the opening, it was found that the metal layer constituting the waveguide polarizer was corroded.
[0013]
Then, when the cause of such corrosion was further explored, it was found that excessive free oxygen in the main surface of the substrate exposed in the opening was the cause.
And since such generation | occurrence | production of excess free oxygen respond | corresponds with the over-etching at the time of forming an opening part, the present inventors assumed the mechanism of the following excess oxygen generation | occurrence | production. That is, by reactive dry etching mainly using chemical action using plasma of chlorofluorocarbon gas, fluorine radical as an etching species selectively reacts with lithium atoms constituting the LN substrate to form fluoride. It was assumed that oxygen is excessively present in the vicinity of the substrate surface by being discharged from the substrate.
[0014]
Based on such a mechanism, the present inventors have partially removed the buffer layer by non-reactive dry etching that performs physical etching using argon gas plasma to form an opening. When a metal-loaded waveguide polarizer was formed in this opening, no corrosion was observed on the metal layer constituting this waveguide polarizer, and the polarization characteristics of the waveguide polarizer were I found that it does not fluctuate. As a result, it was found that an optical waveguide device having a high extinction ratio can be stably obtained.
The present invention has been made as a result of such an enormous research search by the present inventors.
[0015]
According to the present invention, when the buffer layer is partially dry-etched to form the opening, even if the main surface of the substrate is etched by overetching, the surface layer portion of the main surface of the substrate is excessive. There is no free oxygen present. Therefore, even when a metal-loaded waveguide polarizer is formed in the opening, the metal layer constituting the waveguide polarizer is not oxidized and corroded.
Therefore, the polarization characteristics of the waveguide polarizer are stable, and an optical waveguide device having a high extinction ratio can be stably obtained.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the invention.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an optical waveguide device produced by the method for forming an optical waveguide device of the present invention. In FIG. 1, detailed portions are not shown in order to clarify the features of the present invention.
Hereinafter, the forming method of the present invention will be described with reference to FIG.
[0017]
An optical waveguide element 10 shown in FIG. 1 includes a substrate 1 having an electro-optic effect, an optical waveguide 2 formed on the substrate 1, a signal electrode 5 and a ground electrode 6 constituting a modulation electrode. Further, a buffer layer 3 is formed between the substrate 1 and the signal electrode 5 and the ground electrode 6. A metal-loaded waveguide polarizer 4 is formed at the left end of the substrate 1 so as to be in contact with the main surface 1A of the substrate 1. Further, a DC electrode 7 is formed at the right end of the substrate 1 so as to be in contact with the main surface 1A of the substrate 1.
The DC electrode 7 is for applying a predetermined bias voltage to the optical waveguide 2 in order to control the operating point of the optical waveguide element 10.
[0018]
The light wave is incident on the optical waveguide 2 of the optical waveguide element 10 from the direction of the arrow shown in the figure, and only the polarization component parallel to the main surface 1A of the substrate 1 is selected by the metal-loaded waveguide polarizer 4. . The light wave is extinguished and non-quenched by being modulated by a predetermined modulation signal applied to the signal electrode 5 and the ground electrode 6, and the electric signal is replaced with on / off of light.
[0019]
In the present invention, the optical waveguide 2 is first formed on the substrate 1 having the electro-optic effect. The optical waveguide 2 can use any method such as a Ti thermal diffusion method, a proton exchange method, an epitaxial growth method, and an ion implantation method.
[0020]
Next, in the present invention, the buffer layer 3 is formed on the substrate 1. The buffer layer 3 can be arbitrarily selected according to the type of material constituting the buffer layer 3 by a known film forming method such as an evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or a CVD method.
In addition, the buffer layer 3 aims to achieve speed matching between the light wave guided through the optical waveguide and the microwave that is the modulation signal applied to the signal electrode, and prevents absorption loss of the light wave by the modulation electrode. For the purpose, it is preferably formed to a thickness of 0.2 to 2.0 μm.
[0021]
Next, in the present invention, the buffer layer 3 is partially removed by non-reactive dry etching to form the first opening 8.
Non-reactive dry etching is performed as follows, for example.
First, a chromium mask is formed on the buffer layer 3 by a vapor deposition method or the like so as to be slightly thicker than the buffer layer, for example, to a thickness of 0.3 to 2.1 μm. Then, after forming a photoresist on the chromium mask to a thickness of 0.7 to 1.0 μm, the photoresist is patterned by photolithography. Next, a portion corresponding to the first opening 8 of the chrome mask is removed by chemical etching. The remaining photoresist is removed with an organic solvent.
[0022]
Thereafter, for example, the wafer obtained as described above is placed in a dry etching apparatus using an ECR plasma source, and the buffer layer 3 is dry etched. Then, only the portion of the buffer layer 3 corresponding to the first opening 8 where the chromium mask is not formed is removed by etching, and the first opening 8 is formed. The remaining chromium mask is removed by chemical etching or the like.
[0023]
The etching gas that can be used for non-reactive dry etching is not particularly limited as long as it forms non-reactive plasma ion species. However, it is preferable to use an inert gas because it has a relatively high etching rate and is chemically stable and easy to handle. In particular, it is preferable to use argon gas from the viewpoint of easy availability and low price and easy control of the etching rate.
[0024]
When the buffer layer 3 is formed to be relatively thick as 1.0 μm or more, it is preferable to form the first opening 8 by using reactive dry etching and non-reactive dry etching in combination.
That is, first, the buffer layer 3 is etched by reactive dry etching. Then, the reactive dry etching is switched to the non-reactive dry etching immediately before the main surface 1A of the substrate 1 is exposed as the etching progresses.
[0025]
Since reactive dry etching etches the buffer layer mainly by a chemical action, a high etching rate can be obtained. Therefore, the formation time of the first opening 8 can be shortened. Furthermore, since the selection ratio with the chrome mask or the like is relatively high, even when the buffer layer is formed thick, it is not necessary to form the chrome mask or the like thick. For this reason, it leads also to the saving of mask material.
Then, by switching to non-reactive dry etching immediately before the main surface 1A of the substrate 1 is exposed, even if the main surface 1A of the substrate 1 is over-etched, excess free oxygen remains in the surface layer portion of the main surface of the substrate 1. Does not occur.
[0026]
It is preferable to use a chlorofluorocarbon gas for the reactive dry etching. Fluorocarbon gas is the main material of the buffer layer, SiO 2 Therefore, it is extremely effective in improving the etching rate as described above.
As the fluorocarbon gas, the CF as described above is used. 4 , CHF 3 In addition to gas etc., C 2 F 6 And C 3 F 8 Can be illustrated.
[0027]
Next, in the present invention, the metal-loaded waveguide polarizer 4 is formed on the main surface 1 </ b> A of the substrate 1 in the first opening 8.
The metal loaded waveguide type polarizer 4 forms a predetermined photoresist pattern in the first opening 8 and then deposits a metal on the pattern by, for example, vapor deposition to form a predetermined metal layer. To make it. The loading length L of the metal-loaded waveguide polarizer 4 is generally 0.5 to 5.0 mm.
[0028]
Next, in the optical waveguide device 10 shown in FIG. 1 which is a preferred embodiment of the present invention, the signal electrode 5 and the ground electrode 6 which are modulation electrodes are formed on the buffer layer 3. These electrodes are formed by vapor deposition and plating.
[0029]
Further, in the optical waveguide device 10 shown in FIG. 1, the DC electrode 7 is formed on the right end of the substrate 1. In general, the DC electrode 7 is formed directly on the main surface 1A of the substrate 1 as shown in FIG. 1 because there is no problem such as speed matching and the drive voltage can be reduced. preferable. Therefore, in the present invention, the buffer layer 3 is removed by etching in the same manner as in the case of the metal-loaded waveguide polarizer 4, and the second opening 9 is formed. A DC electrode 7 is formed.
[0030]
The formation of the second opening 9 is generally preferably performed simultaneously with the formation of the first opening 8 for the purpose of reducing the number of steps and reducing the manufacturing cost. In the present invention, the first opening 8 is formed using non-reactive dry etching. For this reason, depending on the non-reactive dry etching conditions and the degree of overetching, oxygen in the surface layer portion of the main surface 1A of the substrate 1 may be depleted.
When a DC electrode is formed on a substrate deficient in oxygen as described above, carriers may be generated in the substrate due to oxygen defects in the surface layer portion of the substrate. For this reason, a large DC drift may occur in the DC electrode.
[0031]
Therefore, when the DC electrode is formed as described above, it is preferable to anneal the substrate in an oxygen-containing atmosphere after dry etching.
Specifically, after forming the first opening 8 and the second opening 9 in FIG. 1, the substrate 1 is placed in an electric furnace such as a tubular furnace, and in an oxygen-containing atmosphere at 100 to 900 ° C. The heat treatment is performed for 1 to 20 hours.
Here, the oxygen-containing atmosphere refers to an atmosphere containing a predetermined amount of oxygen such as synthetic air or air in addition to an oxygen gas atmosphere.
[0032]
Annealing in an oxygen-containing atmosphere prevents the oxidation of the metal layer constituting the metal-loaded waveguide polarizer 4 after the first opening 8 and the second opening 9 are formed. Therefore, it is preferable to carry out before forming the metal loaded waveguide type polarizer 4.
[0033]
When the buffer layer 3 is thick, the second opening 9 may be formed by using both reactive dry etching and non-reactive dry etching in the same manner as in the case of the first opening 8. it can.
[0034]
In FIG. 1, only the DC electrode is formed in the second opening 9. However, when the DC electrode is not formed, the second opening may be formed in a portion where the modulation electrode is provided, and the modulation electrode may be formed directly on the main surface of the substrate in the second opening. it can. As a result, the optical waveguide device can be driven with a lower driving voltage.
Further, the second opening can be formed simply in a concave shape by leaving a part of the buffer layer in the film thickness direction without exposing the main surface of the substrate. However, when a DC electrode is formed in the recess, the DC electrode is preferably formed directly on the main surface of the substrate. Therefore, the recess is preferably formed as an opening.
When the modulation electrode is formed in the recess, it is preferable that only the signal electrode constituting the modulation electrode is formed in the recess. Thereby, reduction of the driving voltage, improvement of velocity matching between the light wave guided through the optical waveguide and the modulation signal applied to the modulation electrode, and suppression of absorption of the light wave by the electrode can be achieved. it can.
[0035]
In addition, the recess is formed separately from the second opening, the DC electrode is formed in the second opening as described above, and the modulation electrode is formed in the recess as described above. You can also. Thereby, the effect of forming the DC electrode as described above and the effect of directly forming the modulation electrode on the main surface of the substrate can be obtained at the same time.
In this case as well, the concave portion can be formed so that the main surface of the substrate is exposed and configured as an opening (hereinafter referred to as “third opening”).
[0036]
The formation of the third opening is preferably performed simultaneously with the formation of the first opening and the second opening, for the purpose of reducing the number of steps and reducing the manufacturing cost.
Accordingly, in this case, the formation of the third opening is performed by non-reactive dry etching in the same manner as in the case of the first opening and the second opening. Also, reactive dry etching can be used in combination.
Even when the third opening is formed by non-reactive dry etching, the substrate is annealed in an oxygen-containing atmosphere as described above. The annealing conditions are the same as those for forming the first opening and the second opening.
[0037]
Further, when the first opening 8 or the second opening 9 is formed, the buffer layer portion located between the signal electrode 5 and the ground electrode 6 can also be removed simultaneously by dry etching. By removing the buffer layer portion in this way, the rate at which the modulation signal applied to the signal electrode 5 leaks to the buffer layer side is reduced. Therefore, the modulation signal is concentrated on the optical waveguide, and the modulation efficiency of the optical waveguide element is improved.
[0038]
The formation method of the present invention exhibits its effect remarkably particularly on a substrate made of a ferroelectric material containing lithium. That is, in the conventional reactive dry etching using a chlorofluorocarbon gas, as described above, fluorine radicals react with lithium on the substrate to form fluoride, and are discharged from the substrate, so that the main surface of the substrate is Oxygen excess in the surface layer becomes significant.
On the other hand, in the forming method of the present invention, the above-described fluoride is not formed, so that oxygen does not become excessive in the surface layer portion of the main surface of the substrate. For this reason, when a metal-loaded waveguide polarizer is formed on the main surface of the substrate in the opening, the difference in the degree of corrosion contained lithium between the conventional method and the method of the present invention. This becomes prominent when a substrate made of a ferroelectric material is used.
[0039]
Examples of the ferroelectric material containing lithium include the above-described lithium niobate (LiNbO 3 ) And lithium tantalate (LiTaO) 3 ). In particular, lithium niobate is generally used as a substrate material because high-quality crystals can be obtained at a relatively low cost and it is easy to fabricate an optical waveguide by a Ti thermal diffusion method or the like.
[0040]
【Example】
The present invention will be specifically described below with reference to examples.
Example 1
In this example, an optical waveguide device 10 as shown in FIG. 1 was formed by using the forming method of the present invention. However, in the present example, the second opening 9 and the DC electrode 7 were not formed.
As the substrate 1, an X-cut plate of lithium niobate single crystal was used. Next, an optical waveguide 2 was formed in the substrate 1 by a Ti thermal diffusion method. Next, SiO 2 is deposited on the substrate 1 by vapor deposition. 2 The buffer layer 3 made of was formed to a thickness of 0.5 μm. Next, the substrate 1 on which the buffer layer 3 was formed was annealed in an oxygen atmosphere at 600 ° C. for 5 hours for the purpose of improving the mechanical strength of the buffer layer and supplying oxygen to the oxygen deficient portion.
[0041]
Next, while using a dry etching apparatus having an ECR plasma source, argon gas was used as an etching gas, and the first opening 8 was formed according to the procedure described in the “Embodiment of the Invention”.
Next, according to the procedure described in the “Embodiment of the invention”, a metal-loaded waveguide polarizer 4 having a loading length of 5 mm in the first opening 8 and a thickness of 1000 mm of Al layer is used. Formed.
Thereafter, a Ti layer and an Au layer were formed as a base layer on the buffer layer 3 by vapor deposition, and then an Au layer was formed thick as an electrode layer by plating. Further, the Ti layer and the Au layer were separated by chemical etching, and the signal electrode 5 and the ground electrode 6 were formed to a thickness of 20 μm.
[0042]
An optical fiber was connected to the optical waveguide element 10 thus obtained, and its polarization extinction ratio was examined. As a result, a high polarization extinction ratio of about 21 dB was obtained.
[0043]
(Example 2)
Also in this example, an optical waveguide device 10 as shown in FIG. 1 was formed by using the forming method of the present invention.
The process up to the annealing after forming the buffer layer 3 was performed in the same manner as in Example 1. However, unlike Example 1, in this example, the thickness of the buffer layer 3 was 1.0 μm.
Next, using a dry etching apparatus having an ECR plasma source, the first opening 8 and the second opening 9 were formed according to the procedure described in the “Embodiments of the Invention”. However, when forming the opening, first CF 4 The buffer layer 3 was formed by removing about 0.9 μm in the thickness direction by reactive dry etching using gas and then removing the remaining about 0.1 μm in the same manner as in Example 1.
[0044]
Next, the substrate 1 was annealed in an oxygen stream at 600 ° C. for 5 hours, and then a metal-loaded waveguide polarizer 4 was formed in the same manner as in Example 1.
Next, the signal electrode 5 and the ground electrode 6 were formed in the same manner as in Example 1, and the DC electrode 7 was formed by using a predetermined mask simultaneously with the signal electrode 5 and the like.
[0045]
An optical fiber was connected to the optical waveguide element 10 thus obtained, and its polarization extinction ratio was examined. As a result, a high polarization extinction ratio of about 20 dB was obtained.
Further, as a result of examining the DC drift of the optical waveguide device 10, a curve as shown in FIG. 2A was obtained. In this case, the DC bias drift value was found to be about 1.5V.
[0046]
(Comparative Example 1)
In the first embodiment, the first opening 8 is CF 4 An optical waveguide element was formed in the same manner as in Example 1 except that it was formed by reactive dry etching using gas. When the polarization extinction ratio of the optical waveguide element 10 was measured in the same manner as in Example 1, it was about 2 dB.
[0047]
(Comparative Example 2)
In Example 2, it implemented like Example 2 except not having annealed in oxygen-containing atmosphere after forming the 1st opening part 8 and the 2nd opening part 9. FIG.
When the polarization extinction ratio of the obtained optical waveguide device was examined in the same manner as in Example 1, a value of about 18 dB was obtained.
Further, when the DC drift of this optical waveguide device was examined, a curve as shown in FIG. 2B was obtained. In this case, the voltage drift value was found to be about 10.5V.
[0048]
As apparent from Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 and Comparative Example 1, an opening is formed by non-reactive dry etching according to the present invention, and a metal-loaded waveguide polarizer is formed in the opening. When formed, it can be seen that an optical waveguide device having a high extinction ratio can be obtained.
Further, as is clear from Example 2 and Comparative Example 2, it can be seen that DC drift is extremely small when the substrate is annealed in an oxygen-containing atmosphere before the DC electrode is formed according to the present invention.
[0049]
As described above, the present invention has been described based on the embodiments of the invention with specific examples. However, the present invention is not limited to the above-described contents, and various changes and modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Is possible.
[0050]
【The invention's effect】
According to the forming method of the present invention, even when the buffer layer formed on the substrate is dry etched to form the opening, the surface layer portion of the main surface of the substrate exposed in the opening is in an oxygen-excess state. Never become. Therefore, even when a metal-loaded waveguide polarizer is formed on the main surface of the substrate, corrosion of the waveguide polarizer can be prevented, and an optical waveguide element having a high extinction ratio can be obtained. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an optical waveguide device manufactured by the method for forming an optical waveguide device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a DC drift curve of an optical waveguide element.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Optical waveguide
3 Buffer layer
4 Metal-loaded waveguide polarizer
5 Signal electrodes
6 Ground electrode
7 DC electrode
8 First opening
9 Second opening
10 Optical waveguide device

Claims (6)

電気光学効果を有する基板上に、光導波路、バッファ層、金属装荷型の導波路型偏光子、及び変調用電極を具えた光導波路素子の形成方法であって、
該基板は、リチウムを構成元素種とする酸化物からなり、
前記基板に光導波路を形成する第1の工程と、
前記基板上にバッファ層を形成する第2の工程と、
前記バッファ層を非反応性ドライエッチングにより部分的に除去して第1の開口部を形成し、前記基板の主面における前記光導波路が形成された部分の少なくとも一部を露出させる第3の工程と、
前記第1の開口部内において、前記基板上に前記金属装荷型の導波路型偏光子を形成する第4の工程と、を含むことを特徴とする、光導波路素子の形成方法。
A method of forming an optical waveguide element comprising an optical waveguide, a buffer layer, a metal-loaded waveguide polarizer, and a modulation electrode on a substrate having an electro-optic effect,
The substrate is made of an oxide having lithium as a constituent element species,
A first step of forming an optical waveguide on the substrate;
A second step of forming a buffer layer on the substrate;
A third step of partially removing the buffer layer by non-reactive dry etching to form a first opening and exposing at least a part of a portion of the main surface of the substrate where the optical waveguide is formed. When,
And a fourth step of forming the metal-loaded waveguide polarizer on the substrate in the first opening. A method of forming an optical waveguide device, comprising:
前記非反応性ドライエッチングは、不活性ガスを用いて行うことを特徴とする、請求項1に記載の光導波路素子の形成方法。  2. The method of forming an optical waveguide element according to claim 1, wherein the non-reactive dry etching is performed using an inert gas. 前記不活性ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする、請求項2に記載の光導波路素子の形成方法。  The method for forming an optical waveguide element according to claim 2, wherein the inert gas is an argon gas. 前記第3の工程は、反応性ドライエッチングにより前記バッファ層をその厚さ方向において部分的に除去した後、前記厚さ方向における残りのバッファ層を非反応性ドライエッチングにより除去して第1の開口部を形成する工程であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の光導波路素子の形成方法。In the third step, the buffer layer is partially removed in the thickness direction by reactive dry etching, and then the remaining buffer layer in the thickness direction is removed by non-reactive dry etching. The method for forming an optical waveguide element according to claim 1, wherein the method is a step of forming an opening . 前記反応性ドライエッチングは、フロン系ガスを用いて行うことを特徴とする、請求項4に記載の光導波路素子の形成方法。  The method for forming an optical waveguide element according to claim 4, wherein the reactive dry etching is performed using a chlorofluorocarbon gas. 前記基板は、ニオブ酸リチウムからなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一に記載の光導波路素子の形成方法。  The method for forming an optical waveguide element according to claim 1, wherein the substrate is made of lithium niobate.
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