(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電効果を有する基板上に金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱して該導体パターンを熱拡散処理することによって光導波路パターンを形成する光導波路デバイスの製造方法において、
前記光導波路用の前記導体パターンと前記光導波路用の前記導体パターンの側に島状に金属の導体からなるダミーパターンとを形成した前記基板を熱拡散処理することで、前記導体パターンと前記金属の導体からなるダミーパターンとを同時に前記光導波路とダミーパターンとし、島状の前記ダミーパターンを、前記光導波路用パターンに溜まる電荷を拡散することのできる長さとしたことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項２】
焦電効果を有する基板上に金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱して該導体パターンを熱拡散処理することによって光導波路を形成する光導波路デバイスの製造方法において、
前記光導波路用の前記導体パターンと前記光導波路用の前記導体パターンの側に沿って金属の導体からなるダミーパターンとを形成した前記基板を熱拡散処理することで、前記導体パターンと前記金属の導体からなるダミーパターンとを同時に前記光導波路とダミーパターンとし、前記ダミーパターンを、前記光導波路用パターンに溜まる電荷を拡散することのできる形状としたことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項３】
焦電効果を有する基板上に金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱して該導体パターンを熱拡散処理することによって光導波路を形成する光導波路デバイスの製造方法において、
前記光導波路用の前記導体パターンと前記光導波路用の前記導体パターンの側に平行に金属の導体からなるダミーパターンとを形成した前記基板を熱拡散処理することで、前記導体パターンと前記金属の導体からなるダミーパターンとを同時に前記光導波路とダミーパターンとし、前記ダミーパターンを、前記光導波路用パターンに溜まる電荷を拡散することのできる形状又は長さとしたことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法において、該ダミーパターンの角部は丸く構成して有ることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焦電効果を有する基板上に形成する光導波路デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理や情報伝達の分野において、近時、情報量の増大や機能の拡大を目的として、光通信システムを利用した情報処理システムが注目されている。それに伴って、光信号を制御するための光スイッチ、光変調器等の光制御デバイスに対する需要が高まり、更に高速化、高能率化、小型化、集積化を図った光制御デバイスが要求されるようになった。
【０００３】
このような要求を満たす光通信用の光制御デバイスとして、結晶体の基板上に光導波路のパターンを形成し、このパターン上に電極等を配置して構成される光変調器や光スイッチ等が脚光を浴びている。特に高能率、高速性を得るために、強誘電体であり且つ電気光学効果、を有するニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３  ）結晶体、或いはタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３  ）結晶体を基板に使用するものが注目されている。
【０００４】
このＬｉＮｂＯ３  やＬｉＴａＯ３  結晶の基板を使用する光導波路デバイスの場合、基板上に例えばチタン（Ｔｉ）等の金属を用いて光導波路のパターンを、例えばフォトリソ工程等を用いて形成し、約１０００℃〜１０５０℃の高温処理することにより、基板上にＴｉ等の金属を熱拡散させて、基板上に通常幅が数μｍ〜数十μｍ程度、長さが数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の光導波路のパターンを形成する。
【０００５】
しかるに、上記のようなＬｉＮｂＯ３  やＬｉＴａＯ３  結晶から成る基板はかなり大きな焦電効果（焦電性）を有しているので、温度変化により電荷が発生し、基板表面が帯電して大きな電位を生ずる。したがって、加熱してＴｉ等の金属パターンを基板面上に拡散させる際に、多量に発生する焦電荷が金属パターン（光導波路パターン）に溜まり易く、その結果、その部分に放電が起き、光導波路パターンが破壊されるといった問題がある。
【０００６】
基板を加熱する場合においても、温度変化を緩やかにするために昇温速度を極めて小さくすれば、余り大きな問題は起こらないが、約１０００℃〜１０５０℃まで加熱する場合において、ある程度の生産性を考慮して例えば１０℃／分以上で加熱するとすれば、焦電効果によって導波路パターン間で放電を起こすおそれがある。
【０００７】
尚、温度変化を急激に与えないようにして発生する電荷を雰囲気中のイオンで中和させることにより、電荷が過剰に導波路パターンに溜まらないようにすることが考えられるが、イオン供給装置等設備が複雑になるという問題があるため、この解決策は実際上採り得ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明においては、熱処理時の光導波路パターンの放電破壊を効果的に防止できる光導波路デバイス及びその製造方法を的することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明によると、焦電効果を有する基板上に金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱して該導体パターンを熱拡散処理することによって光導波路パターンを形成する光導波路デバイスの製造方法において、前記光導波路用の前記導体パターンと前記光導波路用の前記導体パターンの側に島状に金属の導体からなるダミーパターンとを形成した前記基板を熱拡散処理することで、前記導体パターンと前記金属の導体からなるダミーパターンとを同時に前記光導波路とダミーパターンとし、島状の前記ダミーパターンを、前記光導波路用パターンに溜まる電荷を拡散することのできる長さとしたことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によると、焦電効果を有する基板上に金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱して該導体パターンを熱拡散処理することによって光導波路を形成する光導波路デバイスの製造方法において、前記光導波路用の前記導体パターンと前記光導波路用の前記導体パターンの側に沿って金属の導体からなるダミーパターンとを形成した前記基板を熱拡散処理することで、前記導体パターンと前記金属の導体からなるダミーパターンとを同時に前記光導波路とダミーパターンとし、前記ダミーパターンを、前記光導波路用パターンに溜まる電荷を拡散することのできる形状としたことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法提供される。
【００１１】
また、本発明によると、焦電効果を有する基板上に金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱して該導体パターンを熱拡散処理することによって光導波路を形成する光導波路デバイスの製造方法において、前記光導波路用の前記導体パターンと前記光導波路用の前記導体パターンの側に平行に金属の導体からなるダミーパターンとを形成した前記基板を熱拡散処理することで、前記導体パターンと前記金属の導体からなるダミーパターンとを同時に前記光導波路とダミーパターンとし、前記ダミーパターンを、放電破壊を起きにくくする程度に前記光導波路用パターンに溜まる電荷を拡散することのできる形状又は長さとしたことを特徴とする光導波路デバイスの製造方法提供される。これらの光導波路デバイスの製造方法において、該ダミーパターンの角部は丸く構成して有ることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、焦電効果を有する基板上に金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱して該導体パターンを熱拡散処理することによって光導波路パターンを形成する光導波路デバイスにおいて、前記光導波路用の前記導体パターンと前記光導波路用の前記導体パターンの側に島状に金属の導体からなるダミーパターンとを形成した前記基板を熱拡散処理することで、前記導体パターンと前記金属の導体からなるダミーパターンとを同時に前記光導波路とダミーパターンとし、島状の前記ダミーパターンを、前記光導波路用パターンに溜まる電荷を拡散することのできる長さとしたことを特徴とする光導波路デバイスが提供される。
【００１３】
本発明によると、焦電効果を有する基板上に金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱して該導体パターンを熱拡散処理することによって光導波路を形成する光導波路デバイスにおいて、前記光導波路用の前記導体パターンと前記光導波路用の前記導体パターンの側に沿って金属の導体からなるダミーパターンとを形成した前記基板を熱拡散処理することで、前記導体パターンと前記金属の導体からなるダミーパターンとを同時に前記光導波路とダミーパターンとし、前記ダミーパターンを、前記光導波路用パターンに溜まる電荷を拡散することのできる形状としたことを特徴とする光導波路デバイスが提供される。
【００１４】
また、本発明によると、焦電効果を有する基板上に金属の導体パターンを形成し、該基板を加熱して該導体パターンを熱拡散処理することによって光導波路を形成する光導波路デバイスにおいて、前記光導波路用の前記導体パターンと前記光導波路用の前記導体パターンの側に平行に金属の導体からなるダミーパターンとを形成した前記基板を熱拡散処理することで、前記導体パターンと前記金属の導体からなるダミーパターンとを同時に前記光導波路とダミーパターンとし、前記ダミーパターンを、前記光導波路用パターンに溜まる電荷を拡散することのできる形状としたことを特徴とする光導波路デバイスが提供される。これらのデバイスにおいて、該ダミーパターンの角部は丸く構成して有ることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複数の実施例を図面を参照して説明するが、それらに共通する説明は、最初に出てきた箇所でのみ行い、それ以降においてはこれを省略することにする。
【００１６】
先ず、図１において、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３  ）又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３  ）結晶から成る基板２の上に光導波路パターン５が複数個並列に規則正しくパターン形成されたウェハ７が部分平面図で示される。
【００１７】
ウェハ７は、直径が約７５ｍｍで、周知のように向きを特定するために一部が直線状に形成される以外は略円形であり、１つのウェハ７（基板２）の面上には、並列に配置された通常３２個の光導波路パターン５が形成される。
【００１８】
光導波路パターン５は、基板２上にパターン化したＴｉ金属膜を例えばレジスト等を用いて周知の方法で付着させ、基板２を約１０００℃〜１０５０℃まで昇温して、熱処理によりこれらの金属膜を基板２の表面から内部に向けて拡散させ、基板表面近傍に高屈折率部（金属パターン）を形成したものである。
【００１９】
このようにして基板２上に形成された各光導波路パターン５の形状は、図１から明らかなように、中央の平行な２本の部分（この部分の長さａは数ｍｍ〜数十ｍｍ程度）と、両側の１本の部分から２本の部分へ分岐し或いは２本の部分から１本の部分へ結合する部分（この部分の長さｂは数ｍｍ〜１０ｍｍ程度）であり、ａの長さの両側のｂの長さの部分全体の長さ部分ｌをチップ有効領域という。また、中央の平行な２本の部分の間隔ｔは数μｍ〜数十μｍ程度である。
【００２０】
そして、最終的には、チップの有効領域においてウェハ７が、例えばダイシングソー等を用いて、チップ有効領域ｌの範囲において切断され、更に通常並列に配置された光導波路パターンの各チップに切断される。
【００２１】
ＬｉＮｂＯ３  又はＬｉＴａＯ３  結晶から成る基板２は、上述したように焦電効果を有するために、このままでは、熱処理時（熱拡散時）に金属パターン（光導波路パターン）５自体又はその近傍に溜まった電荷により、金属パターン相互間で、あるいは金属パターンと雰囲気中の帯電分子との間で放電破壊してしまう危険性が極めて高い。
【００２２】
しかしながら、本発明の各実施例においては、次のような特徴的な手法を採用することにより、それを見事に解決している。
【００２３】
図１に示した第１実施例について説明すると、これらの各光導波路パターン５は、その両端部５ａ，５ｂ（例えば左側の入力部５ａ及び右側の出力部５ｂ）が、熱処理後のウエハ７を所定チップ状に個々に分断して光導波路デバイスを製造する段階における個々のデバイスに必要な有効範囲（寸法ｌ）を越える寸法位置（寸法Ｌ）において、両側の広い面積の連結パターン９と一体化・導通するようにそれぞれパターン接続されている。第１実施例においては、これらの面積の広い連結パターン９は図示のようにウェハ７の縁部まで広がって形成されている。
【００２４】
すなわち、本実施例においては、電荷が集中して溜まり易い光導波路パターン５の狭幅の両側部分５ａ，５ｂが、連結パターン９にアース接続されているために、その部分５ａ，５ｂの電荷がより面積の大きい外部（連結パターン９側）に有効に逃がされること、及び、個々のチップ単体（光導波路デバイス単体）に実質的に不要なウエハ部分において個々の金属パターン（光導波路パターン）５が相互に連結されるので、放電破壊の起き易いこれらの両側部分５ａ，５ｂで放電破壊が起きても、出来上がった製品（光導波路デバイス）には無関係であって悪影響を及ぼすおそれが無いことから、光導波路パターン５の放電破壊によるダメージを実質的に消滅ないし軽減することができる。
【００２５】
なお、面積の広い両側の導体パターン９から内側に矩形に突出するように設けた導体領域８は出来上がった製品（光導波路デバイス）をチップ有効領域ｌで切断する場合のマーカーとしての機能を有すると共に、チップ有効範囲以外の領域にて放電破壊を誘発することにより、逆にチップ有効範囲内における電荷を逃す作用を行う。
【００２６】
また、図１に示したような光導波路パターンを形成した後、この光導波路の電極（図示せず）が例えば金（Ａｕ）等の金属で周知の膜形成技術により光導波路パターン上に形成される。
【００２７】
次いで、図２に示す第２実施例及び図３に示す第３実施例について説明する。
【００２８】
両実施例は共に、光導波路パターン２５，３５の両側部分２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂの近傍の上下にダミーパターン２６，３６を平行に配置したものであるが、前者の第２実施例は、ダミーパターン２６を連結パターン２９から一体的に延ばしてきたものであり、後者の第３実施例は、ダミーパターン３６を独立した細長の島状に形成したものである。
【００２９】
いずれの実施例においても、このように光導波路パターン近傍にダミーパターン２６，３６を設けているので、その分、電荷の溜まる量がパターン全体に拡散・分散され、しかも、両者のダミーパターン２６，３６の角部を丸くしているので、これらの角部において電荷が集中することが防止され、光導波路パターン２５，３５の放電破壊が起きにくい。なお、ダミーパターン２６，３６と光導波路パターン２５，３５の両側部分２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂとの間隔ｄは約６０〜８０μｍ程度が適当である。
【００３０】
次いで、図４に示す第４実施例について説明する。
【００３１】
本実施例においては、上記第２及び第３実施例のように光導波路パターン近傍にダミーパターンが設けられていない。その代わりに、上記第１実施例におけるチップ有効範囲から外れるような位置、例えば、両側の連結パターン４９の更に外側の位置に、連結パターン４９から矩形状に突出するパターン部分４７が設けられると共に、これらのパターン部分４７に近接して矩形状の島状のダミーパターン４８が複数個設けられる。したがって、両側の連結パターン４９自体は、第１実施例のようにウェハ７の縁部まで広がってはおらず、所定の幅を有した形状である。
【００３２】
上記のように尖った角部から成るパターン部分４７及び島状パターン４８は、放電を誘発し易く（以下、このようなパターン４７，４８を放電誘発パターンと呼ぶ）、このため、この放電誘発パターン４７，４８が基板上に存在することにより、中央側の光導波路パターン４５に帯電する電荷が放電誘発パターン４７，４８の側に逃れ、中央側の光導波路パターン４５における電荷量が減少し、その結果、光導波路パターン４５の放電破壊が起きにくくなる。
【００３３】
次に、図５に示す第５実施例及び図６に示す第６実施例について説明する。
【００３４】
両実施例は共に、上記第４実施例のような構成に加えて、光導波路パターン５５，６５の両側部分５５ａ，５５ｂ，６５ａ，６５ｂの近傍の上下にダミーパターン５６，６６を平行に配置したようなものであって、前者の第５実施例は、第２実施例のようにダミーパターン５６を連結パターン５９から一体的に延ばしてきたものであり、後者の第６実施例は、第３実施例のようにダミーパターン６６を独立して細長の島状に形成したものである。
【００３５】
このように複合的にパターン構成したために、いずれの実施例においても、光導波路パターン５５，６５の両側部分５５ａ，５５ｂ，６５ａ，６５ｂにおける電荷の溜まる量が著しく減少する結果、その放電破壊の発生を軽減乃至なくすことが可能となる。
【００３６】
最後に、図７に示す第７実施例及び図８に示す第８実施例について説明する。
【００３７】
両実施例は共に、上記第５（第２）実施例及び第６（第３）実施例と同様に、光導波路パターン７５，８５の両側部分７５ａ，７５ｂ，８５ａ，８５ｂの近傍の上下にダミーパターン７６，８６を平行に配置されている、即ち、前者の第７実施例は、第５実施例のようにダミーパターン７６を連結パターン７９から一体的に延ばし、後者の第８実施例は、第６実施例のようにダミーパターン８６を独立して細長の島状に形成している。
【００３８】
更に、第４実施例〜第６実施例における、矩形状の島状のダミーパターン４８，５８，６８の代わりに、両側の連結パターン７９，８９から矩形状に突出する比較的細いパターン部分７２，８２を間隔を密に多数配置していると共に、これらのパターン部分７２，８２の先端に近接して、ウェハ７の縁部まで延びた比較的面積の広い導体パターン部７１，８１を形成した。
【００３９】
上記のように尖った角部を有するパターン部分７２，８２が間隔を密に、しかも比較的面積の広い導体パターン部７１，８１に近接して配置されているので、パターン部分７２，８２相互間或いはパターン部分７２，８２と導体パターン部７１，８１との間、特にそれらの角部において、放電を誘発し易い状態となり、これらが放電誘発パターンとなって、基板上のチップ有効範囲の外側に存在することにより、中央側の光導波路パターン７５，８５に帯電する電荷がこれらの放電誘発パターンの側に逃れ、中央側の光導波路パターン７５，８５における電荷量が減少し、その結果、光導波路パターン７５，８５においては放電破壊が起きにくくなる。
【００４０】
以上、幾つかの好適な実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲を逸脱することなく様々の変更や応用ができることは言うもでもないことである。
【００４１】
例えば、上述の実施例において、ダミーパターン２６，３６，４６，５６，６６，７６，８６は、中央の光導波路パターンの分岐部ないし結合部において終結しているように図示されているが、光導波路パターンの中央部により接近する位置まで延びていてもよく、また逆に、チップ有効領域まで延びていなくてもよい。また、上述の実施例においては、光導波路パターンの両端部とも連結パターンに導通させたが、一方の端部のみを連結パターンに接続させた場合でも、ある程度の効果は期待できる。あるいは、ダミーパターンを光導波路パターンの両側に複数本ずつ設けてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、光導波路パターンの放電破壊を実質的に消滅ないし軽減することができ、光導波路デバイス製造時の歩留まりが大幅に向上する。また、その分、熱処理（加熱処理）の温度勾配を大きくでき、従って、製造時間（昇温・降温に要する時間）の短縮を図ることができる。よって、本発明は光導波路デバイスに広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光導波路デバイスの製造方法の第１の実施例の、光導波路パターンがパターン形成されたウエハの要部平面図である。
【図２】第２実施例の要部平面図である。
【図３】第３実施例の要部平面図である。
【図４】第４実施例の要部平面図である。
【図５】第５実施例の要部平面図である。
【図６】第６実施例の要部平面図である。
【図７】第７実施例の要部平面図である。
【図８】第８実施例の要部平面図である。
【符号の説明】
５，２５，３５，４５，５５，６５，７５，８５…光導波路パターン
９，２９，３９，４９，５９，６９，７９，８９…連結パターン
４７，４８…放電誘発パターン
２６，３６，５６，６６，７６，８６…ダミーパターン
【図１】
0003553055.tif 000002
【図２】
0003553055.tif 000003
【図３】
0003553055.tif 000004
【図４】
0003553055.tif 000005
【図５】
0003553055.tif 000006
【図６】
0003553055.tif 000007
【図７】
0003553055.tif 000008
【図８】
0003553055.tif 000009