(57)【要約】【課題】高速で駆動電圧が低く、ＤＣドリフトが小さく、製造の歩留まりが良い光変調器の製造方法を提供する。【解決手段】電気光学効果を有する基板１に光導波路３を形成する光導波路形成工程と、光を変調するための電圧を印加する、基板の一方の面側に中心導体及び接地導体からなる電極４を形成する電極形成工程と、中心導体もしくは接地導体の少なくとも一方と光導波路の間に、酸化シリコン１４と、金属酸化物、もしくは酸化シリコンでない半導体酸化物１５とを含むバッファ層を形成するバッファ層形成工程とを有し、光導波路が中心導体と接地導体との間に電圧を印加することにより光の位相を変調するための相互作用光導波路を具備する光変調器を製造する光変調器の製造方法において、バッファ層形成工程は、バッファ層へのドーピングに使用するターゲットとして、酸化物でないインジウム、酸化物でないチタン、酸化物でない錫の少なくとも一つを用いる。【選択図】図２
2007192887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する基板に光を導波するための光導波路を形成する光導波路形成工程と、
前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に中心導体及び接地導体からなる電極を形成する電極形成工程と、
前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に、酸化シリコンと、金属酸化物、もしくは酸化シリコンでない半導体酸化物とを含むバッファ層を形成するバッファ層形成工程とを有し、
前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路を具備する光変調器の製造方法において、
前記バッファ層形成工程は、前記バッファ層にドーピングするために使用するターゲットもしくは蒸着源として、酸化物でないインジウム、酸化物でないチタン、酸化物でない錫の少なくとも一つを用いることを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項２】
電気光学効果を有する基板に光を導波するための光導波路を形成する光導波路形成工程と、
前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に中心導体及び接地導体からなる電極を形成する電極形成工程と、
前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に、酸化シリコンと、金属酸化物、もしくは酸化シリコンでない半導体酸化物とを含むバッファ層を形成するバッファ層形成工程とを有し、
前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器の製造方法において、
前記バッファ層形成工程は、前記バッファ層にドーピングするために使用するターゲットもしくは蒸着源として、酸化物でないゲルマニウム、酸化物でない亜鉛、酸化物でないアルミニウム、酸化物でないクロムの少なくとも一つを用いることを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項３】
前記光変調器のＤＣドリフト特性が時間経過とともに、初期には負のドリフトを発生し、その後に正のドリフトを発生することを特徴とする請求項１乃至請求項２に記載の光変調器の製造方法。
【請求項４】
電気光学効果を有する基板に光を導波するための光導波路を形成する光導波路形成工程と、
前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に中心導体及び接地導体からなる電極を形成する電極形成工程と、
前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に、酸化シリコンと、金属酸化物、もしくは酸化シリコンでない半導体酸化物とを含むバッファ層を形成するバッファ層形成工程とを有し、
前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器の製造方法において、
前記バッファ層形成工程は、前記バッファ層にドーピングするために使用するターゲットもしくは蒸着源として、前記光変調器のＤＣドリフト特性が時間経過とともに、初期には負のドリフトを発生し、その後に正のドリフトを発生するように、周期律表の三から八族あるいは一ｂ族と二ｂ族に属する酸化物でない金属元素もしくはＳｉ以外の酸化物でない半導体元素の少なくとも一つを用いることを特徴とする光変調器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光変調器の製造方法に係り、特に、高速で駆動電圧が低く、かつＤＣドリフトが小さく、製造の歩留まりが良い光変調器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、光変調器において、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）のように電界を印加することにより屈折率が変化する、いわゆる電気光学効果を有する基板（以下、リチウムナイオベート基板をＬＮ基板と略す）に光導波路と進行波電極を形成した進行波電極型リチウムナイオベート光変調器（以下、ＬＮ光変調器と略す）は、その優れたチャーピング特性から２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、１０Ｇｂｉｔ／ｓの大容量光伝送システムに適用されている。
【０００３】
このようなＬＮ光変調器は、最近ではさらに４０Ｇｂｉｔ／ｓの超大容量光伝送システムにも適用が検討されており、大容量光伝送システムにおけるキーデバイスとして期待されている。
【０００４】
［第１の従来技術］
図５は、ｚ−カットＬＮ基板上に第１の従来技術によるＬＮ光変調器の製造方法で製作したＬＮ光変調器の構成を示す斜視図である。図６は、図５のＡ−Ａ’における断面図である。
【０００５】
図中、１はｚ−カットＬＮ基板、２はＳｉＯ２からなるバッファ層、３はＴｉを１０５０℃で約１０時間熱拡散して形成した光導波路であり、マッハツェンダ干渉系（あるいは、マッハツェンダ光導波路）を構成している。５はＬＮ光変調器の温度ドリフトを抑圧するためのＳｉ導電層である。
【０００６】
なお、図中、３ａ、３ｂは電気信号と光が相互作用する部位（相互作用部と言う）における光導波路（あるいは、相互作用光導波路）、つまりマッハツェンダ光導波路の２本のアームであり、不図示のＹ分岐光導波路などによって光導波路３を分岐したものである。
【０００７】
また、図中、４は進行波電極であり、この進行波電極４としては、１例として１つの中心導体４ａと２つの接地導体４ｂ、４ｃを有するコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）を用いる場合について述べるが、その他の電極構造でも良い。
【０００８】
光導波路３を導波する光が進行波電極である金属（一般に、Ａｕを用いる）から受ける吸収損を抑え、また中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃからなる進行波電極４を導波する電気信号のマイクロ波等価屈折率（あるいは、進行波電極のマイクロ波等価屈折率）ｎｍを低減し相互作用光導波路３ａ、３ｂを導波する光の等価屈折率（あるいは、光導波路の等価屈折率）ｎｏに近づけ、さらに特性インピーダンスを極力５０Ωに近づけるために、進行波電極４とｚ−カットＬＮ基板１との間には、通常、４００ｎｍ〜１μｍ程度の厚い酸化シリコンから成るバッファ層２が形成される。
【０００９】
ここでは、バッファ層２としては酸化シリコンの代表であるＳｉＯ２を想定する。なお、ＳｉＯ２から成るバッファ層２の堆積に当たっては、一般にスパッタ装置が使用され、そのターゲット材料としては、Ｓｉや酸化シリコン、その中でも特にＳｉＯ２が選択されることが多い。
【００１０】
なお、このバッファ層２は電気信号即ちマイクロ波の等価屈折率ｎｍを相互作用光導波路３ａ、３ｂを伝搬する光の等価屈折率ｎｏに近づけることにより、光変調帯域を拡大するという重要な働きをしている。
【００１１】
次に、このように構成されるＬＮ光変調器の動作について説明すると、このＬＮ光変調器を動作させるには、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃ間に直流バイアス（以下、ＤＣバイアスという）と高周波電気信号（以下、ＲＦ電気信号という）とを印加する必要がある。
【００１２】
図７に示す電圧−光出力特性において、実線の曲線はある状態でのＬＮ光変調器の電圧−光出力特性であり、Ｖｂはその際のＤＣバイアス電圧である。
【００１３】
この図７に示すように、通常、ＤＣバイアス電圧Ｖｂは光出力特性の山と底の中点に設定される。
【００１４】
一般に、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃとの間には通常５Ｖから１０ＶのＤＣバイアス電圧が印加されるが、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃの間のギャップが通常１０μｍから４０μｍ程度であることから、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃとの間には数１００ｋＶ／ｍから１０００ｋＶ／ｍもの高い電界が印加されることになる。
【００１５】
このように高い電界の下では、ＳｉＯ２などのシリコン酸化物から成るバッファ層２内に誘起された電荷が移動する結果、図７において破線の曲線で示すように電圧−光出力特性が矢印で示す方向に変化してしまうため、ＤＣバイアス電圧をＶｂからＶｂ’のように設定変更する必要がある。
【００１６】
そして、ＬＮ光変調器の環境温度が一定の場合におけるこのＤＣバイアス電圧Ｖｂの変化がＤＣドリフトと呼ばれている。
【００１７】
次に、図５及び図６に示したｚ−カット基板ＬＮ光変調器の等価回路図を図８に示す。この図８を用いてＤＣドリフト現象について考察する。なお、図８では、図５及び図６に示したｚ−カット基板ＬＮ光変調器の対称性を考慮し、左半分のみについて表している。
【００１８】
ここで、ＣＢ、ＲＢは各々バッファ層２の等価的なキャパシタンスと抵抗を、またＣＬＮ、ＲＬＮはそれぞれ相互作用光導波路３ａを含むｚ−カットＬＮ基板１の等価的なキャパシタンスと抵抗を表している。
【００１９】
ＤＣバイアス電圧Ｖｂが印加された瞬間における電圧の分配はバッファ層２のキャパシタンスＣＢとＬＮ基板１のキャパシタンスＣＬＮにより決定される。つまり、中心導体４ａと接地導体４ｂ、４ｃの間に印加されたＤＣバイアス電圧をＶｂとすると、相互作用光導波路３ａ、３ｂに印加される電圧ＶＬＮは
ＶＬＮ＝Ｖｂ・ＣＢ／（ＣＢ＋２ＣＬＮ）      （１）
として与えられる。
【００２０】
ところが、時間が充分に経過すると、電圧の分配はＳｉＯ２バッファ層２の抵抗ＲＢとＬＮ基板１の抵抗ＲＬＮにより決定される。つまり、相互作用光導波路３ａ、３ｂに印加される電圧ＶＬＮは
ＶＬＮ＝Ｖｂ・ＲＬＮ／（ＲＬＮ＋２ＲＢ）    （２）
となる。
【００２１】
さて、第１の従来技術で製作したＬＮ光変調器のように相互作用光導波路３ａ、３ｂの上に形成するバッファ層の材料としてＳｉＯ２を使用する場合には、バッファ層２の抵抗ＲＢがＬＮ基板１の抵抗ＲＬＮよりも大きいので、印加したＤＣバイアス電圧Ｖｂのうちの多くがバッファ層２の抵抗ＲＢに加わってしまう。そのため、ｚ−カットＬＮ基板１の抵抗ＲＬＮにおける電圧降下は時間の経過とともに急速に小さくなる。
【００２２】
つまり、この場合には、ＤＣバイアス電圧Ｖｂを加えても、ｚ−カットＬＮ基板１の抵抗ＲＬＮにはあまり印加されないことになり、相互作用光導波路３ａ、３ｂには大きな印加電圧を作用させることはできない。その結果、ＤＣバイアス電圧Ｖｂとしてはより大きな値が必要になってくることになる。
【００２３】
この様子を図９に示す。ここで、ＤＣドリフト量Ｓは
Ｓ＝（Ｖｂ’−Ｖｂ）／Ｖｂ        （３）
と定義した。ここで、ＶｂとＶｂ’は初期と時間経過後のＤＣバイアス電圧に対応する。なお、この実験におけるＬＮ光変調器の環境温度はＤＣドリフトを加速するために実際のシステムの環境温度よりも大幅に高い１００℃とした。この第１の従来技術を説明する図９のように経過時間とともにＤＣドリフト量Ｓが大きくなり続ける現象を正のＤＣドリフトと呼んでいる。
【００２４】
この設定変更されたＤＣバイアス電圧Ｖｂ’が電気制御回路により制御できる範囲を超える場合には電気的に制御不可能となり、ＬＮ光変調器としての寿命が尽きたことに対応する。これは図９において、ＤＣドリフト量Ｓが例えば１００％になった時をＬＮ光変調器の寿命と定義すると、図中の時間T1が寿命となる。
【００２５】
光通信システムでは、このT1は装置が使用される環境温度において２０年あるいは２５年といった長い寿命が要求される。そのため、このＤＣドリフトを低減することは光変調器を光通信システムにおいて使用する上で、極めて重要となる。
【００２６】
［第２の従来技術］
このＤＣドリフトを解決するために、ｚ−カットＬＮ基板を使用するＬＮ光変調器について特許文献１として提案されたＬＮ光変調器の製造方法を第２の従来技術として説明する。
【００２７】
この第２の従来技術で製作したＬＮ光変調器では、第１の従来技術で製作したＬＮ光変調器を構成し、絶縁体であるＳｉＯ２から成るバッファ層２にやや導電性のある酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）や酸化チタン（ＴｉＯ２）、あるいは酸化錫（ＳｎＯ２）などの金属の酸化物をドーピングすることにより、ＳｉＯ２単体の場合よりもバッファ層の抵抗値が小さくなるように、さらには最適な値となるように調整している。
【００２８】
次に、第２の従来技術であるＬＮ光変調器の製造方法について詳しく説明する。
【００２９】
図１０にはこのＤＣドリフト特性を改善したＬＮ光変調器を製造する際にバッファ層を堆積するスパッタ装置のチャンバー部について、その横断面図を示す。図中、６は真空チャンバー、７はｚ−カットＬＮウェーハ８を保持しつつ回転するドラム、９はＳｉＯ２ターゲット、１０はＩｎ２Ｏ３ターゲット、１１はＴｉＯ２ターゲット、１２はＳｎＯ２ターゲットである。
【００３０】
なお、Ｉｎ２Ｏ３ターゲット１０は金属であるインジウム（Ｉｎ）を、ＴｉＯ２ターゲット１１は金属であるチタン（Ｔｉ）を、ＳｎＯ２ターゲット１２は金属である錫（Ｓｎ）を酸化させた後に成形する工程を経て製造される。いずれのターゲットも酸化物とはいえある程度の導電性を有している。
【００３１】
このスパッタ装置を使用して、実際にＬＮ光変調器を製作するに当たっては、スパッタ装置の真空チャンバー６内においてガスプラズマを発生させることにより、回転するドラム７に固定したｚ−カットＬＮウェーハ８の上に、ＳｉＯ２ターゲット９からはＳｉＯ２を、Ｉｎ２Ｏ３ターゲット１０からはＩｎ２Ｏ３を、ＴｉＯ２ターゲット１１からはＴｉＯ２を、ＳｎＯ２ターゲット１２からはＳｎＯ２を堆積させる。
【００３２】
こうして製作したＬＮ光変調器の１例を図１１に示す。ここで、図５に示した第１の従来技術ではＳｉＯ２で構成されるバッファ層２が使用されているが、図１１に示すこの第２の従来技術では、ＳｉＯ２層１４と導電性を有する酸化物であるＩｎ２Ｏ３層１５とが積層された導電性酸化物混合バッファ層１３が使用されている。
【００３３】
なお、ここでは導電性酸化物混合バッファ層１３を成膜するに当たって、ＳｉＯ２ターゲット９とＩｎ２Ｏ３ターゲット１０の２つを使用する場合について説明したが、ＴｉＯ２ターゲット１１やＳｎＯ２ターゲット１２、あるいはこれらを組み合わせて使用しても良い。
【００３４】
ここで第１の従来技術で製作したＬＮ光変調器として示した図８に対応する等価回路を図１２に記す。導電性酸化物混合バッファ層１３の等価的なキャパシタンスと抵抗を各々ＣＢ’、ＲＢ’とする。第２の従来技術における第１の従来技術からの大きな変更点は、第２の従来技術で製作したＬＮ光変調器における導電性酸化物混合バッファ層１３の等価的な抵抗ＲＢ’が第１の従来技術で製作したＬＮ光変調器におけるＳｉＯ２からなるバッファ層２の等価的な抵抗ＲＢに比べて小さくなるように、つまり、
ＲＢ’＜ＲＢ      （４）
となるように製造する点である。
【００３５】
換言すると、スパッタあるいは電子ビームによる蒸着の際のターゲットとして、第１の従来技術では絶縁体であるＳｉＯ２を用いていたが、第２の従来技術では、Ｉｎ、Ｔｉ、あるいはＳｎなどの金属を酸化しやや導電性のあるＩｎ２Ｏ３、ＴｉＯ２、あるいはＳｎＯ２などのターゲットを用いた点である。
【００３６】
さらに、製作したＬＮ光変調器の抵抗値ＲＢ’も次に述べるようにＬＮ光変調器の信頼性の観点から有利なＤＣドリフト特性となるように最適化されている。なお、正確にはキャパシタンスＣＢ’も第１の従来技術で製作したＬＮ光変調器のキャパシタンスＣＢと異なってはいるが、ここでは主要な働きをする抵抗ＲＢ’とＲＢに着目して議論している。
【００３７】
この第２の従来技術で製作したＬＮ光変調器ＤＣドリフト特性（ＤＣドリフト量Ｓ）を図１３に示す。ここで、ＬＮ光変調器の環境温度は図９の場合と同じく１００℃とした。図９に示した第１の従来技術で製作したＬＮ光変調器と比較して、ＤＣドリフト特性は大幅に改善されていることがわかる。さらに、この第２の従来技術では、初期の経過時間（日数）の領域（図１３においてＩとして示した領域）ではＤＣドリフト量Ｓが負となっている。
【００３８】
このようにＤＣドリフト量Ｓが負になる現象を負のドリフトと呼んでいる。負のドリフトが生じる場合には時間の経過とともにＤＣバイアス電圧が小さくて済むことを意味しており、その後に始まる長期的なＤＣドリフトに対して極力有利となる。なお負のドリフト発生とその後の長期にわたるＤＣドリフトについては、金属Ｉｎの酸化物であるＩｎ２Ｏ３が特に有効であることが知られている。
【００３９】
また、スパッタ装置用のターゲットとしては図１０に示したようなドラム式でない場合には、例えば上面図として図１４に示す構造のターゲットを用いる場合もある。なお、図１５には図１４のＣ−Ｃ’における断面図を示す。このスパッタ装置用のターゲットではＳｉＯ２１６の中に、酸化物であるＩｎ２Ｏ３ペレット１７が埋め込まれている。
【００４０】
このように、特許文献１に示される第２の従来技術によればＬＮ光変調器におけるＤＣドリフトを抑圧できるので、ＬＮ光変調器を実用化する上で有効な手段である。
【００４１】
しかしながら、この第２の従来技術では、ＳｉＯ２ターゲット９を用いて堆積するＳｉＯ２へのドーパントを生成するために、Ｉｎ２Ｏ３ターゲット１０、ＴｉＯ２ターゲット１１、ＳｎＯ２ターゲット１２のような金属の酸化物を使用している。
【００４２】
例えば、ＤＣドリフト抑圧に特に有効なＩｎ２Ｏ３ターゲット１０を用いる場合、元々金属として高価なＩｎをさらに酸化させたＩｎ２Ｏ３を成形してＩｎ２Ｏ３ターゲット１０を製作する。
【００４３】
この酸化させる工程と酸化物を成形する工程のためにＩｎ２Ｏ３ターゲット１０はスパッタ装置用のターゲットとしてより一層高価となっており、ＬＮ光変調器のコスト上昇をもたらす一因となっている。
【００４４】
さらに、ＴｉＯ２やＳｎＯ２などをターゲット材料として使用する場合についても、それぞれ金属であるＴｉやＳｎを酸化する工程と得られた酸化物を成形する工程が必要であるため、やはりスパッタ装置用ターゲットとしてのコストを上昇させてしまい、その結果、ＬＮ光変調器のコストを高くしている。
【００４５】
以上のことは図１４や図１５に示した金属酸化物のペレット（これらの図ではＩｎ２Ｏ３ペレット１７）を使用する場合にも言えるし、バッファ層を電子ビームにより蒸着して形成する場合にもＳｉＯ２へのドーパントとして金属酸化物を用いる限りは成り立つ。
【００４６】
このようにバッファ層形成に使用するターゲットが高価であることがＬＮ光変調器のコストを上昇させる一因となっている。
【特許文献１】特開平５−２５７１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４７】
以上のように、第２の従来技術により製作したＬＮ光変調器のＤＣドリフトは効果的に改善できたが、バッファ層を成膜する際にＳｉＯ２へのドーパントの生成に使用するスパッタ装置用のターゲットは金属を酸化させる工程とそれを成形する工程を経て製作されるためターゲットのコストが高く、ＬＮ光変調器のコストを上昇させていた。特にＤＣドリフト抑圧に高価があるＩｎ２Ｏ３の場合に、ＬＮ光変調器のコストをより一層上昇させていた。
【００４８】
そこで、本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消することにより、安価でＤＣドリフトの小さなＬＮ光変調器の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１の光変調器の製造方法は、電気光学効果を有する基板に光を導波するための光導波路を形成する光導波路形成工程と、前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に中心導体及び接地導体からなる電極を形成する電極形成工程と、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に、酸化シリコンと、金属酸化物、もしくは酸化シリコンでない半導体酸化物とを含むバッファ層を形成するバッファ層形成工程とを有し、前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路を具備する光変調器の製造方法において、前記バッファ層形成工程は、前記バッファ層にドーピングするために使用するターゲットもしくは蒸着源として、酸化物でないインジウム、酸化物でないチタン、酸化物でない錫の少なくとも一つを用いることを特徴とする。
【００５０】
本発明の請求項２の光変調器の製造方法は、電気光学効果を有する基板に光を導波するための光導波路を形成する光導波路形成工程と、前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に中心導体及び接地導体からなる電極を形成する電極形成工程と、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に、酸化シリコンと、金属酸化物、もしくは酸化シリコンでない半導体酸化物とを含むバッファ層を形成するバッファ層形成工程とを有し、前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器の製造方法において、前記バッファ層形成工程は、前記バッファ層にドーピングするために使用するターゲットもしくは蒸着源として、酸化物でないゲルマニウム、酸化物でない亜鉛、酸化物でないアルミニウム、酸化物でないクロムの少なくとも一つを用いることを特徴とする。
【００５１】
本発明の請求項３の光変調器の製造方法は、請求項１乃至請求項２に記載の光変調器の製造方法において、前記光変調器のＤＣドリフト特性が時間経過とともに、初期には負のドリフトを発生し、その後に正のドリフトを発生することを特徴とする。
【００５２】
本発明の請求項４の光変調器の製造方法は、電気光学効果を有する基板に光を導波するための光導波路を形成する光導波路形成工程と、前記光を変調するための電圧を印加する、前記基板の一方の面側に中心導体及び接地導体からなる電極を形成する電極形成工程と、前記中心導体もしくは前記接地導体の少なくとも一方と前記光導波路の間に、酸化シリコンと、金属酸化物、もしくは酸化シリコンでない半導体酸化物とを含むバッファ層を形成するバッファ層形成工程とを有し、前記光導波路が前記中心導体と前記接地導体との間に前記電圧を印加することにより前記光の位相を変調するための相互作用光導波路とを具備する光変調器の製造方法において、前記バッファ層形成工程は、前記バッファ層にドーピングするために使用するターゲットもしくは蒸着源として、前記光変調器のＤＣドリフト特性が時間経過とともに、初期には負のドリフトを発生し、その後に正のドリフトを発生するように、周期律表の三から八族あるいは一ｂ族と二ｂ族に属する酸化物でない金属元素もしくはＳｉ以外の酸化物でない半導体元素の少なくとも一つを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５３】
本発明にかかる光変調器の製造方法は、安価なターゲット、あるいは蒸着源を用いることにより、ＤＣドリフトを抑圧しつつＬＮ光変調器のコストを低減することを可能とし、コストと信頼性の観点から優れた光変調器を製造する方法として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下、本発明の製造方法について実施形態について説明するが、図５乃至図１５に示した従来技術と同一の符号は同一機能部に対応しているため、ここでは同一の符号を持つ機能部の説明を省略する。
【００５５】
［実施形態］
本発明であるＬＮ光変調器の製造方法について説明するために、図１にバッファ層を堆積するスパッタ装置のチャンバー部についての横断面図を示す。基本構造は第２の従来技術の説明で示した図１０と同様であり、６は真空チャンバー、７はｚ−カットＬＮウェーハ８を保持しつつ回転するドラム、９はＳｉＯ２ターゲットである。
【００５６】
しかしながら、バッファ層へのドーパントを生成するためのターゲットとして、図１０に示したようなＩｎ２Ｏ３ターゲット１０、ＴｉＯ２ターゲット１１、あるいはＳｎＯ２ターゲット１２など金属の酸化物をターゲットとして用いる第２の従来技術とは異なり、本発明においてはＩｎターゲット１８、Ｔｉターゲット１９、Ｓｎターゲット２０のように、酸化物ではない金属あるいはＳｉ以外の半導体の元素からなるターゲットを使用する。
【００５７】
本発明の光変調器の製造方法についてその工程を以下に述べる。
【００５８】
（１）光導波路の製作
ＬＮ光変調器の通常の製造工程を通して、図５で示したようにｚ−カットＬＮ基板１に光導波路３を形成する。
【００５９】
（２）バッファ層の堆積
次に、図１で説明したスパッタ装置を使用して光導波路３の上にバッファ層を形成するが、実際にＬＮ光変調器を製作するに当たっては、スパッタ装置の真空チャンバー６内においてガスプラズマを発生させることにより、回転するドラム７に固定したｚ−カットＬＮウェーハ８の上に、ＳｉＯ２ターゲット９からはＳｉＯ２を、Ｉｎターゲット１８からはＩｎを、Ｔｉターゲット１９からはＴｉを、Ｓｎターゲット２０からはＳｎを堆積させる。その際には、ターゲットの元素を酸化させるために、酸素（Ｏ２）を含むガスプラズマが望ましい。
【００６０】
（３）バッファ層のアニール
上記（２）で形成したバッファ層を緻密にするために、数１００度の温度で数時間アニールを行うが、その際、乾燥Ｏ２ガスあるいは湿潤Ｏ２ガスを流しながらアニールをすることが望ましい。
【００６１】
（４）Ｓｉ導電層の堆積と電極の形成
ＬＮ光変調器の通常の製造工程を通して、図５で示したように温度ドリフト対策用のＳｉ導電層５を堆積した後に、進行波電極４を形成する。
【００６２】
なお、上記（２）の製造工程を経た段階での様子を図２に示す。ここで、第２の従来技術で製作したＬＮ光変調器として示した図１１ではＳｉＯ２層１４と導電性を有する酸化物であるＩｎ２Ｏ３層１５とが積層された導電性酸化物混合バッファ層１３が使用されていた。
【００６３】
一方、本実施形態ではＳｉＯ２層１４と積層されている層２２（混合層２２とする）は、スパッタの際におけるＯ２ガスプラズマの濃度にもよるが、実際には金属であるＩｎと酸化物であるＩｎ２Ｏ３の混合からなる混合物からなっている。そのため、この段階のバッファ層としてはＳｉＯ２層１４と混合層２２とが積層された混合バッファ層２１となっていると考えられる。
【００６４】
そして、上記（３）のアニール工程を経て、第２の従来技術で製作したＬＮ光変調器として示した図１１と同様に酸化物混合バッファ層１３が形成される。
【００６５】
なお、ここでは混合層２２（アニール後は、酸化物混合バッファ層１３となる）を成膜するに当たって、ＳｉＯ２ターゲット９とＩｎターゲット１８の２つを使用する場合について説明したが、Ｔｉターゲット１９やＳｎターゲット２０、あるいはこれらを組み合わせて使用しても良いことは言うまでもない。
【００６６】
以上の結果、本発明により製作したＬＮ光変調器の等価回路は第２の従来技術により製作したＬＮ光変調器の等価回路である図１２と同じとなり、ＤＣドリフト特性についても負のドリフトを含む図１３の特性を実現できる。
【００６７】
また、スパッタ装置用のターゲットとしては図１に示したようなドラム式でない場合には、例えば上面図として図３に示す構造のターゲットを用いても良い。なお、図４には図３のＤ−Ｄ’における断面図を示す。このスパッタ装置用のターゲットではＳｉＯ２１６の中に、金属であるＩｎペレット２３が埋め込まれている。スパッタする際とアニールする際のガスはＯ２を使用すれば良い。
【００６８】
本実施形態ではバッファ層を形成するためのスパッタ装置用のターゲット材料として、金属を酸化させるとともにそれを成形した導電性酸化物を用いる第２の従来技術と異なり、Ｉｎ、Ｔｉ、あるいはＳｎなどの酸化物でない金属やＳｉ以外の酸化物でない半導体の元素を直接用いている。
【００６９】
そのため、ターゲットを製作する際に、金属を酸化させる工程が不要であるので、スパッタ装置で使用するためのターゲットとしてのコストが低減する。また、スパッタ装置で使用するためのターゲットとして成形する際には酸化物よりも金属そのものの方がはるかに成形しやすく、このこともターゲットのコストを低減できることに寄与し、ＬＮ光変調器のコスト低減に役立つ。
【００７０】
［実施形態について］
また、本発明による光変調器において用いる基板としてはＬＮ基板を例に用いて説明したが、リチウムタンタレートなど、電気光学効果を有するその他の各種基板でも良いし、半導体基板でも良い。
【００７１】
また、主たるバッファ層としてＳｉＯ２について説明したが、その他の酸化シリコンつまりＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）でも良いし、Ａｌ２Ｏ３などその他の材料でも良い。さらに、ドーパントしてはＩｎ、Ｔｉ、あるいはＳｎなどの金属について説明したが、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、クロム（Ｃｒ）などでも良いし、周期律表の三から八族あるいは一ｂ族と二ｂ族に属する酸化物でない各種金属元素もしくはＳｉ以外の酸化物でない各種半導体元素でも良い。
【００７２】
以上の説明では、バッファ層の成膜装置としてスパッタ装置を用いる場合について説明したが、電子ビーム蒸着装置などその他の装置を用いても良いことは言うまでもない。
【００７３】
また、先に述べたように、各実施形態を説明する際のＬＮ光変調器の構造として中心導体の中心に左右対称な構造として主に説明したが、勿論、左右対称でなくても良いことは言うまでもない。
【００７４】
さらに、進行波電極としてはＣＰＷ電極を例にとり説明したが、非対称コプレーナストリップ（ＡＣＰＳ）や対称コプレーナストリップ（ＣＰＳ）などの各種進行波電極、あるいは集中定数型の電極でも良いことは言うまでもない。さらに、ＤＣバイアスを印加する部分とＲＦ電気信号とを印加する部分と分離した、いわゆるＤＣバイアス分離型の構造にも適用可能である。
【００７５】
また、光導波路としてはマッハツェンダ光導波路の他に、方向性結合器や直線など、その他の光導波路でも良いことは言うまでもない。
【００７６】
以上の各実施形態においては、ｚ−カットの面方位を持つ基板としたが、以上に述べた各実施形態での面方位を主たる面方位とし、これらに他の面方位が副たる面方位として混在しても良いことは言うまでもないし、ｘ−カットやｙ−カットの面方位を持つ基板でも良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明にかかる光変調器の製造方法は、安価なターゲット、あるいは蒸着源を用いることにより、ＤＣドリフトを抑圧しつつＬＮ光変調器のコストを低減することを可能とし、コストと信頼性の観点から優れた光変調器を製造する方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の光変調器の製造方法によるスパッタ装置の内部
【図２】本発明の光変調器の製造方法により製作する過程でのＬＮ光変調器の断面図
【図３】本発明の光変調器の製造方法によるその他のターゲット構成を説明する図
【図４】図３のＤ−Ｄ’における断面図
【図５】第１の従来技術である光変調器の製造方法により製作したＬＮ光変調器の斜視図
【図６】図５のＡ−Ａ’における断面図
【図７】第１の従来技術である光変調器の製造方法により製作したＬＮ光変調器の動作原理を説明する図
【図８】第１の従来技術である光変調器の製造方法により製作したＬＮ光変調器の等価回路図
【図９】第１の従来技術である光変調器の製造方法により製作したＬＮ光変調器のＤＣドリフト特性
【図１０】第２の従来技術である光変調器の製造方法によるスパッタ装置の内部
【図１１】第２の従来技術である光変調器の製造方法により製作したＬＮ光変調器の断面図
【図１２】第２の従来技術である光変調器の製造方法により製作したＬＮ光変調器の等価回路図
【図１３】第２の従来技術である光変調器の製造方法により製作したＬＮ光変調器のＤＣドリフト特性
【図１４】第２の光変調器の製造方法によるその他のターゲット構成を説明する図
【図１５】図１４のＣ−Ｃ’における断面図
【符号の説明】
【００７９】
１：ｚ−カットＬＮ基板（基板）
２：ＳｉＯ２バッファ層（バッファ層）
３：光導波路（マッハツェンダ光導波路）
３ａ、３ｂ：相互作用光導波路（光導波路）
４：進行波電極（電極）
４ａ：中心導体
４ｂ、４ｃ：接地導体
５：Ｓｉ導電層
６：真空チャンバー
７：ドラム
８：ｚ−カットＬＮウェーハ
９：ＳｉＯ２ターゲット
１０：Ｉｎ２Ｏ３ターゲット
１１：ＴｉＯ２ターゲット
１２：ＳｎＯ２ターゲット
１３：導電性酸化物混合バッファ層
１４：ＳｉＯ２層
１５：Ｉｎ２Ｏ３層
１６：ＳｉＯ２
１７：Ｉｎ２Ｏ３ペレット
１８：Ｉｎターゲット
１９：Ｔｉターゲット
２０：Ｓｎターゲット
２１：混合バッファ層
２２：ＩｎとＩｎ２Ｏ３の混合物からなる混合層
２３：Ｉｎペレット
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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