(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハプロセスにおいて微細パターン電極を電解メッキ法で酸化物基板上に形成する微細パターン電極の形成方法であって、
前記基板上に、これに接した状態に電極パターン状の第１の金属層からなる第１の金属パターンを形成する工程と、
前記基板上に、前記第１の金属パターンを覆った状態で第２の金属層を成膜する工程、
前記第２の金属層上にレジストパターンを形成し、このレジストパターンを用いて電解メッキ法により第２の金属層上に電極パターン状のメッキパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを除去し、さらに前記メッキパターンから外れて露出する第２の金属層をウエットエッチングで選択的に除去し、メッキパターンの下に第２の金属パターンを形成するとともに該第２の金属パターンの下に前記第１の金属パターンを残す工程と、を備えてなることを特徴とする微細パターン電極の形成方法。
【請求項２】
前記第１の金属パターンを、基板に接して形成された第１層と、この第１層の上に形成された第２層との二層で形成することを特徴とする請求項１記載の微細パターン電極の形成方法。
【請求項３】
前記第１の金属パターンの第１層を、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ等の遷移金属から選択された金属で形成することを特徴とする請求項２記載の微細パターン電極の形成方法。
【請求項４】
前記第１の金属パターンの第２層と前記第２の金属パターンとを、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属から選択された同一の金属で形成することを特徴とする請求項２または３記載の微細パターン電極の形成方法。
【請求項５】
光導波路を有した酸化物基板上に微細パターン電極を形成してなる光素子であって、
前記微細パターン電極は、前記基板上にこれに接した状態で電極パターン状に形成された第１の金属層からなる第１の金属パターンと、
前記第１の金属パターンを覆った状態で前記基板上に第２の金属層が成膜され、該第２の金属層上にレジストパターンが形成され、さらにこのレジストパターンを用いた電解メッキ法により第２の金属層上に電極パターン状に形成されたメッキパターンと、
前記レジストパターンが除去され、さらにメッキパターンから外れて露出する第２の金属層がウエットエッチングで選択的に除去されることにより、前記第１の金属パターンを残した状態でメッキパターンの下に形成された第２の金属パターンと、からなることを特徴とする光素子。
【請求項６】
前記第１の金属パターンは、基板に接して形成された第１層と、この第１層の上に形成された第２層との二層からなることを特徴とする請求項５記載の光素子。
【請求項７】
前記第１の金属パターンの第１層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ等の遷移金属から選択された金属によってなることを特徴とする請求項６記載の光素子。
【請求項８】
前記第１の金属パターンの第２層と前記第２の金属パターンとは、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属から選択された同一の金属からなることを特徴とする請求項６または７記載の光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野におけるウエハプロセス技術に係り、詳しくは高速光変調器の作製などに採用されるウエハプロセスにおける微細パターン電極の形成方法、およびこの方法を用いて得られる光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信分野においては、例えば高速光変調器などを作製する際、その構成要素となる光素子をウエハ上に集積する、ウエハプロセス技術が採用されている。このウエハプロセス技術の一つとして、従来、例えば図６に示すように基板１上に電極２を形成する方法がある。
【０００３】
この電極２では、例えばそのパターン幅（電極幅）ａが数μｍ程度と微細なパターンに形成される。また、このような電極２にあっては、特に高速変調器に用いられる場合、変調器の高速化を実現するため電極厚ｂを２０μｍ以上（例えば２０〜２５μｍ程度）に厚くする必要がある。
【０００４】
ところで、電極２は、主に導電率の良い金（Ａｕ）が用いられ、電解メッキ法によって形成されている。
すなわち、従来このような微細パターンの電極２を形成するには、まず、図７（ａ）に示すように基板１表面全体に電解メッキ用の第１の下地３、第２の下地４をこの順に形成し、さらにその上にフォトレジストを塗布して図７（ｂ）に示すようにフォトレジスト層５を形成する。
【０００５】
次に、このフォトレジスト層５に露光処理、現像処理を施して図７（ｃ）に示すようにレジストパターン６を形成する。なお、このレジストパターン６については、作製すべき電極のパターンと反対のパターン、すなわち電極に対してネガ型のパターンに形成する。
【０００６】
次いで、図７（ｄ）に示すように電解メッキを施してレジストパターン６の無い箇所、すなわち下地４が露出した箇所にＡｕからなるメッキパターン７を形成する。続いて、図７（ｅ）に示すようにレジストパターン６を除去する。
その後、第２の下地４の前記メッキパターン７間に露出する部分、さらにはこの部分の下の第１の下地３の部分をドライエッチングもしくはウエットエッチングによってそれぞれ選択的に除去し、図７（ｆ）に示すように第１の下地からなるパターン８、第２の下地からなるパターン９、そしてメッキパターン７よりなる電極２を形成する。
【０００７】
ここで、第１の下地３はチタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）などからなるもので、基板１と電極２の主構成要素となるメッキパターン７との付着強度を上げるための糊の役目をするものである。また、第２の下地４は、メッキパターン７と同一の材料であるＡｕからなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の微細パターン電極の形成方法には以下に述べる解決すべき課題がある。
メッキパターン７形成後、このメッキパターン７間に露出する第２の下地４、およびその下の第１の下地３を選択的に除去する際、特にこれをプラズマエッチングなどのドライエッチングによって行った場合には、エッチングの終点制御が困難であることから、これら下地のエッチング不十分により電極２がショートするのを防ぐため、通常は図８（ａ）に示すようにオーバーエッチング気味に下地４、３をエッチングする。
【０００９】
しかしながら、このようにオーバーエッチングを行うと、図８（ｂ）に示すように当然露出した基板２の表面に損傷ｄを与えてしまい、例えばこの損傷ｄに起因して、直流電圧の印加時に電圧動作点のドリフトが起こるなどといった不都合が生じてしまう。
【００１０】
また、第２の下地４、第１の下地３をウエットエッチングで除去した場合には、基板１に損傷を与えることはほとんどないものの、ウエットエッチングは図９（ａ）に示すように等方性であることから、メッキパターン７やウエットエッチングによって形成されるパターン９、パターン８にサイドエッチングが起こる。
【００１１】
このようにしてサイドエッチングが起こると、特に図９（ｂ）に示すように基板１に接する第１の下地３からなるパターン８へのサイドエッチングｅが大きい場合、このパターン８の電気抵抗が大きくなることなどにより得られる製品の電気特性が低下してしまう。ここで、このようなサイドエッチングｅは、特に図６に示した電極２の電極厚ｂに対する電極２、２間の間隔ｃの比（ｂ／ｃ）が、１より大きいような微細パターンの場合に、ウエットエッチングを比較的長めの時間で行うことによってより多く起こる。
なお、下地からなるパターン８、９へのサイドエッチングは外見検査では確認しにくく、したがってこのような不都合を外見検査だけで見つけるのは困難であった。
【００１２】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、メッキパターン形成後、不要な下地部分をウエットエッチングで除去する際、過剰なサイドエッチングを防止した、微細パターン電極の形成方法と、この方法を用いて得られる光素子とを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明における請求項１記載の微細パターン電極の形成方法では、微細パターン電極を電解メッキ法で酸化物基板上に形成するにあたり、
まず、前記基板上に、これに接した状態に電極パターン状の第１の金属層からなる第１の金属パターンを形成し、
次に、前記基板上に、前記第１の金属パターンを覆った状態で第２の金属層を成膜し、
次いで、前記第２の金属層上にレジストパターンを形成し、さらにこのレジストパターンを用いて電解メッキ法により第２の金属層上に電極パターン状のメッキパターンを形成し、
その後、前記レジストパターンを除去し、さらに前記メッキパターンから外れて露出する第２の金属層をウエットエッチングで選択的に除去し、メッキパターンの下に第２の金属パターンを形成するとともに該第２の金属パターンの下に前記第１の金属パターンを残すことを前記課題の解決手段とした。
【００１４】
この微細パターン電極の形成方法によれば、以下の作用を奏する。
第２の金属層をウエットエッチングで選択的に除去する際、この除去すべき第２の金属層の下には第１の金属パターンがなく、一方電極形成箇所には第１の金属パターンが形成されている。したがって、前記のウエットエッチングをした際、電極形成箇所には第２の金属と異なる第１の金属があるため、予めエッチング液を選択しておくことにより、第１の金属パターンにサイドエッチングが起こるのを防止することが可能になる。
【００１５】
請求項５記載の光素子によれば、前記請求項１記載の方法によって微細パターン電極を形成してなるものであるから、微細パターン電極が、サイドエッチングがなく良好なパターン精度で形成されたものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明における請求項１記載の発明は、例えば高速光変調器などを作製する際、その構成要素となる光素子をウエハ上に集積するウエハプロセスにおいて、アスペクト比（電極高さ／電極幅）の大きい微細パターン電極を形成する方法である。
【００１７】
すなわち、本発明における第１実施形態例の方法では、まず、図１に示すように予めＴｉを拡散して形成した光導波路１０を有するニオブ酸リチウム結晶基板（以下、ＬＮ基板と記す）１１を用意し、図２（ａ）に示すようにこのＬＮ基板１１の上にフォトレジストをスピンコート法で塗布してレジスト層１２を形成する。続いて、公知のフォトリソグラフィー技術によってレジスト層１２をパターニングし、図２（ｂ）に示すように光導波路１０上を開口するレジストパターン１３…を形成する。
【００１８】
次に、これらレジストパターン１３…の上から第１の金属を蒸着等によって成膜し、第１の金属層１４を形成する。ここで、第１の金属としては、ＬＮ基板１１と形成する電極との付着強度を上げるための糊の役目をするものが用いられ、具体的にはチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、Ｎｉ（ニッケル）などの遷移金属が好適に用いられる。なお。本例ではＴｉあるいはＣｒが、厚さ５０ｎｍ以下程度に成膜される。
【００１９】
次いで、現像処理することによってレジストパターン１３…を除去し、これらレジストパターン１３…上の第１の金属層１４を共に除去（リフトオフ）して、図２（ｄ）に示すようにＬＮ基板１１上にこれに接した状態で第１の金属層１４からなる第１の金属パターン１５…を形成する。ここで、このようにして形成された第１の金属パターン１５…は、当然全て導通するように繋がっていないため、この状態では電解メッキはできない。
【００２０】
そこで、本例では、前記ＬＮ基板１１表面上の全体に、すなわち前記第１の金属パターンを覆った状態で、図２（ｅ）に示すように第２の金属層１６を真空蒸着等によって成膜する。ここで、第２の金属層１６としては、後述するメッキパターンと同じ低抵抗の貴金属が用いられ、本例では金（Ａｕ）が、厚さ３０〜１００ｎｍ程度に成膜される。
【００２１】
次いで、ＬＮ基板１１全面にフォトレジストを塗布し、図２（ｆ）に示すように第２の金属層１６を覆った状態にレジスト層１７を形成する。続いて、公知のフォトリソグラフィー技術によってレジスト層１７をパターニングし、図２（ｇ）に示すように先に形成した第１の金属パターン１５…の上に、このパターンと同一のパターンに開口するレジストパターン１８…を形成する。
【００２２】
次いで、電解メッキ法により、図２（ｈ）に示すようにこのレジストパターン１８…間に露出した前記第２の金属層１６上に、貴金属、本例では金（Ａｕ）をメッキし、電極パターン状のメッキパターン１９を形成する。
続いて、図２（ｉ）に示すようにレジストパターン１８…を除去する。
【００２３】
その後、メッキパターン１９を形成する金属、すなわち金との間で選択比のとれるエッチング液を用い、このメッキパターン１９から外れて露出する第２の金属層１６をウエットエッチングで選択的に除去し、図２（ｊ）に示すようにメッキパターン１９の下に第２の金属パターン２０を形成する。そして、これにより微細パターンの電極２１を得るとともに、この微細パターン電極２１を備えてなる本発明の請求項５記載の光素子を得る。
【００２４】
このような微細パターン電極２１の形成方法にあっては、メッキパターン１９から外れて露出する第２の金属層１６をウエットエッチングで選択的に除去する際、この除去すべき第２の金属層１６の下には第１の金属パターン１５がなく、一方電極形成箇所であるメッキパターン１９の下には第１の金属パターン１５が形成されているので、除去すべき第２の金属層１６の横には該第２の金属と異なる第１の金属パターン１５が位置することになり、したがってこの第１の金属パターン１５にサイドエッチングが起こるのが防止される。
【００２５】
よって、このようにして得られた微細パターン電極２１を有してなる光素子は、サイドエッチングがなく良好なパターン精度で微細パターン電極２１が形成されていることにより、優れた電気特性を有するものとなる。
【００２６】
次に、本発明における第２実施形態例の方法を図３を用いて説明する。なお、図３は、先の第１実施形態例における、図２（ｉ）に示した時点の工程と同じ工程を示す図である。
本例が図２に示した例と異なるところは、第１の金属層からなる第１の金属パターン３０を、ＬＮ基板１１に接して形成された第１層３１と、この第１層３１の上に形成された第２層３２との二層で形成する点である。
【００２７】
すなわち、本例では、図２（ｂ）に示したごとくレジストパターン１３を形成した後、図３に示すように第１の金属層３０として２種類の金属をＬＮ基板１１表面に成膜し、ＬＮ基板１１側から順に第１層３１、第２層３２を形成する。ここで、第１層３１を形成する金属としては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ等の遷移金属から選択された金属、本例ではＴｉが用いられ、第２層３２を形成する金属としては、第２の金属パターン２０と同じＡｕ、Ｐｔ等の貴金属、すなわち金が用いられる。
以下、第１実施形態例と同様にして第２の金属層１６、メッキパターン１９を形成した後、ウエットエッチングによってメッキパターン１９から外れて露出する第２の金属層１６を選択的に除去し、微細パターン電極（図示せず）を得る。
【００２８】
このような微細パターン電極の形成方法にあっても、メッキパターン１９から外れて露出する第２の金属層１６をウエットエッチングで選択的に除去する際、この除去すべき第２の金属層１６の下には第１の金属パターン３０がなく、一方電極形成箇所であるメッキパターン１９の下には第１の金属パターン３０が形成されているので、除去すべき第２の金属層１６の横には特に該第２の金属と異なる第１の金属からなる第１層３１が位置することになり、したがってこの第１層３１にサイドエッチングが起こるのが防止される。また、第２層３２はある程度サイドエッチングされるものの、この第２層３２はもともと低抵抗の貴金属（金）によって形成されているので、これがサイドエッチングされても得られる電極の抵抗値にはほとんど影響がない。さらに、素子に加わる電界は、ウエハに直接接しているＴｉ形状が大きく影響し、第２の金属および金メッキ層が多少サイドエッチングされてもその影響は無視できる程度である。すなわち、第２の金属パターンの幅がサイドエッチングされて第１の金属パターンの幅よりも多少狭くなっていてもよい。
【００２９】
よって、このようにして得られた微細パターン電極を有してなる光素子にあっても、特に第１の金属パターン３０の第１層３１が良好なパターン精度で形成されていることにより、優れた電気特性を有するものとなる。
【００３０】
次に、本発明における第３実施形態例の方法を図４を用いて説明する。なお、図４も、先の第１実施形態例における、図２（ｉ）に示した時点の工程と同じ工程を示す図である。
本例が図２に示した例と異なるところは、第２の金属層からなる第２の金属パターン４０を、第１層４１と、この第１層４１の上に形成された第２層４２との二層で形成する点である。
【００３１】
すなわち、本例では、図２（ｄ）に示したごとく第１の金属パターン１５を形成した後、図４に示すように第２の金属層４０として２種類の金属を、第１の金属パターン１５を覆った状態でＬＮ基板１１表面の全面に成膜し、ＬＮ基板１１側から順に第１層４１、第２層４２を形成する。ここで、第１層４１を形成する金属としては、前記第１の金属パターン１５と異なるもの、すなわち選択比のとれる材料とされ、第２層４２を形成する金属としては、第２層４１と異なるもの、すなわち選択比のとれる材料とされる。なお、本例においては、第１の金属層１４（第１の金属パターン１５）と第１層４１、第１層４１と第２層４２とはそれぞれ同じ厚さに成膜する。
以下、第１実施形態例と同様にしてメッキパターン１９を形成した後、ウエットエッチングによってメッキパターン１９から外れて露出する第２の金属層４０の第１層４１、第２層４２を順次選択的に除去し、微細パターン電極（図示せず）を得る。
【００３２】
このような微細パターン電極の形成方法にあっても、メッキパターン１９から外れて露出する第２の金属層４０の第１層４１、第２層４２をウエットエッチングで選択的に除去する際、この除去すべき第２の金属層４０の下には第１の金属パターン３０がなく、一方電極形成箇所であるメッキパターン１９の直下には第１の金属パターン３０が形成されているので、除去すべき第２の金属層４０のうちの第２層４２を除去するときには、その横の電極形成箇所に該第２層４２と異なる第１層４１の金属が位置し、除去すべき第１層４１を除去するときには、その横の電極形成箇所に該第１層４１と異なる第１の金属パターン１５が位置することになる。したがって、電極形成箇所における第１層４１、第１の電極パターン１５に共にサイドエッチングが起こるのが防止される。
【００３３】
よって、このようにして得られた微細パターン電極を有してなる光素子にあっても、特に第１の金属パターン、第２の金属パターンがいずれも良好なパターン精度で形成されていることにより、優れた電気特性を有するものとなる。
【００３４】
次に、本発明における第４実施形態例の方法を図５を用いて説明する。なお、図５も、先の第１実施形態例における、図２（ｉ）に示した時点の工程と同じ工程を示す図である。
本例が図２に示した例と異なるところは、第２の金属層からなる第２の金属パターン２０の上に、さらに別の金属パターン５０を形成する点である。
【００３５】
すなわち、本例では、図２（ｇ）に示したごとくレジストパターン１８を形成した後、図５に示すように別の金属パターン５０を形成し、その後、このレジストパターン１８をそのまま用い、あるいは再度新たにレジストパターンを形成して、メッキパターン１９を形成する。
以下、第１実施形態例と同様にして、ウエットエッチングによってメッキパターン１９から外れて露出する第２の金属層１６を選択的に除去し、微細パターン電極（図示せず）を得る。
【００３６】
このような微細パターン電極の形成方法にあっても、メッキパターン１９から外れて露出する第２の金属層１６をウエットエッチングで選択的に除去する際、除去すべき第２の金属層１６の横には該第２の金属と異なる第１の金属パターン１５が位置することにより、この第１の金属パターン１５にサイドエッチングが起こるのが防止される。また、第２の金属パターン２０上に別の金属パターン５０を形成することにより、得られる微細パターン電極の高さを容易に調整することができる。
【００３７】
よって、このようにして得られた微細パターン電極を有してなる光素子も、サイドエッチングがなく良好なパターン精度で微細パターン電極が形成されていることにより、優れた電気特性を有するものとなる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の微細パターン電極の形成方法は、第２の金属層をウエットエッチングで選択的に除去する際、この除去すべき第２の金属層の下には第１の金属パターンがなく、一方電極形成箇所には第１の金属パターンが形成されているようにした方法であるから、前記のウエットエッチングをした際、電極形成箇所には第２の金属と異なる第１の金属があるため、予めエッチング液を選択しておくことにより、第１の金属パターンにサイドエッチングが起こるのを防止することができ、これにより良好なパターン精度で微細パターン電極を形成することができる。
【００３９】
本発明の光素子は、前記の方法によって微細パターン電極を形成してなるものであるから、微細パターン電極が、サイドエッチングがなく良好なパターン精度で形成されたものとなることにより、優れた電気特性を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  光導波路を有する基板を示す斜視図である。
【図２】  （ａ）〜（ｊ）は、本発明の微細パターン電極の形成方法の第１実施形態例を工程順に説明するための要部側断面図である。
【図３】  本発明の微細パターン電極の形成方法の第２実施形態例を説明するための要部側断面図である。
【図４】  本発明の微細パターン電極の形成方法の第３実施形態例を説明するための要部側断面図である。
【図５】  本発明の微細パターン電極の形成方法の第４実施形態例を説明するための要部側断面図である。
【図６】  基板上に形成された微細パターン電極の側断面図である。
【図７】  （ａ）〜（ｆ）は、従来の微細パターン電極の形成方法の一例を工程順に説明するための要部側断面図である。
【図８】  （ａ）、（ｂ）は、従来の微細パターン電極の形成方法の課題を説明するための要部側断面図である。
【図９】  （ａ）、（ｂ）は、従来の微細パターン電極の形成方法の課題を説明するための要部側断面図である。
【符号の説明】
１０…光導波路、１１…ＬＮ基板、１２…レジスト層、１３…レジストパターン、１４…第１の金属層、１５…第１の金属パターン、１６…第２の金属層、１７…レジスト層、１８…レジストパターン、１９…メッキパターン、２０…第２の金属パターン、２１…微細パターン電極、３０…第１の金属パターン、３１…第１層、３２‥第２層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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