專利名稱：光波導(dǎo)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光波導(dǎo)元件，尤其涉及經(jīng)由粘接劑層接合在具有電光效應(yīng)且厚度為 30 μ m以下的基板上形成光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板與加強基板而成的光波導(dǎo)元件。
背景技術(shù)：
在光波導(dǎo)元件中，因為光調(diào)制器的調(diào)制帶寬的寬帶化和驅(qū)動電壓的降低，使形成了光波導(dǎo)的基板變薄到IOym的程度，提高電場效率以及調(diào)整速度匹配條件，謀求提高光調(diào)制器的調(diào)制性能。此外，為了能夠在制造工序中穩(wěn)定地處理變薄加工后的基板，此外為了確保產(chǎn)品的機械強度，如專利文獻(xiàn)1所示，提出了具有在薄板化的主基板上粘接了加強基板的結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)元件。此外，薄板化的主基板容易因為局部電荷集中引起的電涌現(xiàn)象使基板損壞。為了防止基板損壞，在專利文獻(xiàn)2中提出了在主基板上形成的電極的下方設(shè)置低介電常數(shù)層。 此外，在專利文獻(xiàn)3中提出了在光波導(dǎo)元件的側(cè)面部或主基板與加強基板之間設(shè)置導(dǎo)電膜，使其具有電荷防止效應(yīng)等，抑制對于基板的損傷的結(jié)構(gòu)等。上述專利文獻(xiàn)2以及3所示的技術(shù)手段主要著眼于解決經(jīng)過晶圓工序成為光波導(dǎo)元件(芯片狀)后的課題。但是，在使用鈮酸鋰(LN)等熱電效應(yīng)高的主基板或加強基板時，由于工序中或工作中的溫度變化，根據(jù)基板具有的熱電效應(yīng)而在基板表面產(chǎn)生電荷 (charge)0一般，在薄的主基板與支撐該主基板的加強基板中，加強基板體積大，熱電效應(yīng)導(dǎo)致的電位差、電荷產(chǎn)生量大。此外，在晶圓狀態(tài)下執(zhí)行的晶圓工序等中，晶圓狀態(tài)的體積大于光波導(dǎo)元件狀態(tài)(芯片形狀)的體積，在晶圓狀態(tài)下也容易受到電荷等的影響。在光波導(dǎo)元件的制造工序中，在將薄的主基板與加強基板粘合后的工序中存在以下的問題在體積大的加強基板上積蓄的電荷經(jīng)由介電常數(shù)高于空氣的粘接層等產(chǎn)生火花，使主基板產(chǎn)生損傷，使產(chǎn)品的成品率降低。特別是在粘接層與加強基板的邊界面，當(dāng)存在由于粘接層的厚度不均或粘接層中的不純物等，電阻低于其外周部的部分時，火花跑向電阻低的地點，對粘接層造成重大損傷，成為導(dǎo)致光波導(dǎo)元件的光損失或使其他性能、可靠性降低的原因。專利文獻(xiàn)1日本特開2010-85789號公報專利文獻(xiàn)2日本特開2010-85738號公報專利文獻(xiàn)3日本特開2007-101641號公報專利文獻(xiàn)4日本特開平6489341號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題在于，解決上述問題，提供一種光波導(dǎo)元件，不僅在光波導(dǎo)元件的狀態(tài)下，在制造光波導(dǎo)元件的工序中也能夠抑制加強基板的熱電效應(yīng)對光波導(dǎo)元件造成的損傷，抑制光波導(dǎo)元件的電氣特性的惡化，并且改善生產(chǎn)中的成品率。
為了解決上述課題，權(quán)利要求1的發(fā)明的特征為在經(jīng)由粘接劑層接合了在具有電光效應(yīng)且厚度為30 μ m以下的基板上形成了光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板和具有電光效應(yīng)的加強基板而成的光波導(dǎo)元件中，在該加強基板的該粘接劑層一側(cè)的表面上設(shè)置有半導(dǎo)體層。權(quán)利要求2的發(fā)明的特征為在經(jīng)由粘接劑層接合了在具有電光效應(yīng)且厚度為 30 μ m以下的基板上形成了光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板和具有電光效應(yīng)的加強基板而成的光波導(dǎo)元件中，在該光波導(dǎo)基板和加強基板之間的粘接劑層內(nèi)部形成有半導(dǎo)體層。權(quán)利要求3的發(fā)明的特征為在權(quán)利要求1或2記載的光波導(dǎo)元件中，該半導(dǎo)體層的體積電阻率低于該粘接劑層的體積電阻率，并且低于該加強基板的體積電阻率。根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，因為在經(jīng)由粘接劑層接合了在具有電光效應(yīng)且厚度為 30 μ m以下的基板上形成了光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板和具有電光效應(yīng)的加強基板而成的光波導(dǎo)元件中，在該加強基板的該粘接劑層一側(cè)的表面上設(shè)置有半導(dǎo)體層，所以使在加強基板上積蓄的電荷分散，能夠阻止由于電荷局部集中而產(chǎn)生的火花。由此，能夠抑制光波導(dǎo)元件損壞，防止光波導(dǎo)元件的電氣特性的惡化。并且，在形成了該半導(dǎo)體層之后，可以在制造工序中抑制從加強基板向光波導(dǎo)基板的火花，改善了生產(chǎn)中的成品率。根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)明，因為在經(jīng)由粘接劑層接合了在具有電光效應(yīng)且厚度為 30 μ m以下的基板上形成了光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板和具有電光效應(yīng)的加強基板而成的光波導(dǎo)元件中，在該光波導(dǎo)基板和該加強基板之間的粘接劑層內(nèi)部形成有半導(dǎo)體層，所以能夠抑制由于在加強基板上積蓄的電荷導(dǎo)致朝向光波導(dǎo)基板的電場局部集中，能夠抑制從加強基板向光波導(dǎo)基板的火花。并且，在形成了該半導(dǎo)體層之后，能夠在之后的制造工序中抑制從加強基板向光波導(dǎo)基板的火花，能夠改善生產(chǎn)中的成品率。根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)明，因為半導(dǎo)體層的體積電阻率低于該粘接劑層的體積電阻率，并且低于該加強基板的體積電阻率，所以即使在加強基板上積蓄的電荷被釋放的狀態(tài)下，半導(dǎo)體層能夠使電荷分散，抑制電荷集中。


圖1說明本發(fā)明的光波導(dǎo)元件的剖面結(jié)構(gòu)。圖2說明本發(fā)明的光波導(dǎo)元件的一例，圖示了在加強基板上存在凹部時的實施例。圖3說明本發(fā)明的光波導(dǎo)元件的一例，表示了存在加強基板的凸部，粘接劑層的厚度局部地變薄時的實施例。圖4是說明本發(fā)明的光波導(dǎo)元件的其他實施例的剖面圖。圖5是用于評價在加強基板上配置的膜體的影響(信號電極的損失)的曲線圖。
具體實施例方式以下詳細(xì)說明本發(fā)明的光波導(dǎo)元件。本發(fā)明的光波導(dǎo)元件如圖1所示，其特征為，在經(jīng)由粘接劑層接合了在具有電光效應(yīng)且厚度為30 μ m以下的基板上形成了光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板和具有電光效應(yīng)的加強基板而成的光波導(dǎo)元件中，在該加強基板的該粘接劑層一側(cè)的表面上設(shè)置有半導(dǎo)體層。此外，作為本發(fā)明的光波導(dǎo)元件的其他實施方式，如圖4所示，其特征為，在經(jīng)由粘接劑層接合了在具有電光效應(yīng)且厚度為30 μ m以下的基板上形成了光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板和具有電光效應(yīng)的加強基板而成的光波導(dǎo)元件中，在該光波導(dǎo)基板和該加強基板之間的粘接劑層內(nèi)部形成有半導(dǎo)體層。作為具有電光效應(yīng)的材料，例如可以使用鈮酸鋰、鉭酸鋰、PLZT(鋯鈦酸鉛鑭)以及它們的組合。特別是優(yōu)選使用電光效應(yīng)高的鈮酸鋰(LN)晶體。作為光波導(dǎo)的形成方法，可以采用熱擴散法或質(zhì)子交換法等使Ti等在基板表面上擴散來形成。此外，可以像專利文獻(xiàn)4那樣，在薄板1的表面上與光波導(dǎo)的形狀相符合地形成脊，來構(gòu)成光波導(dǎo)。并且，還可以并用脊型波導(dǎo)和擴散波導(dǎo)。在光調(diào)制器或光開關(guān)等的光波導(dǎo)元件的情況下，因為對光波導(dǎo)施加電場，所以在光波導(dǎo)基板的表面等形成由信號電極、接地電極等構(gòu)成的控制電極?？梢酝ㄟ^形成Ti · Au 的電極圖形以及通過鍍金方法等來形成控制電極。具有電光效應(yīng)的材料全部是氧化物，該材料的氧與電極材料結(jié)合，形成低介電常數(shù)層(氧化物層)。因為金(Au)是基本上難以氧化的材料，所以優(yōu)選在電極材料中包含Ti等材料。關(guān)于構(gòu)成光波導(dǎo)元件的主基板(光波導(dǎo)基板)的薄化方法，在具有數(shù)百μ m的厚度的基板上形成上述的光波導(dǎo)，研磨基板的背面，做成具有30 μ m以下的厚度的薄板。然后在薄板的表面做出控制電極。此外，還可以在做出了光波導(dǎo)、控制電極等之后，研磨基板的背面。當(dāng)施加形成光波導(dǎo)時產(chǎn)生的熱沖擊或者由于各種處理時的薄膜處理產(chǎn)生的機械沖擊時，也存在薄板損壞的危險，所以優(yōu)選在研磨基板進(jìn)行薄化之前進(jìn)行這些容易施加熱沖擊或機械沖擊的工序。如圖1所示，為了加強薄化的光波導(dǎo)基板，經(jīng)由粘接劑層在光波導(dǎo)基板上接合了加強基板。作為用于加強基板的材料，可以使用各種材料，例如除了使用與薄化的主基板相同的材料之外，還可以使用石英、玻璃、氧化鋁等介電常數(shù)低于薄板的材料，或者還可以像專利文獻(xiàn)4那樣使用具有與薄板不同的晶體方位的材料。其中，選擇與薄板同等的線膨脹系數(shù)的材料，有助于使光調(diào)制元件的調(diào)制特性相對于溫度變化穩(wěn)定。假設(shè)在難以選定同等的材料時，在接合薄板和加強板的粘接劑中，選擇具有與薄板同等的線膨脹系數(shù)的材料。本發(fā)明的光波導(dǎo)元件的特征為抑制在加強基板上積蓄的電荷產(chǎn)生火花，因此在對加強基板使用強電介質(zhì)等具有電光效應(yīng)的材料時，在加強基板上容易產(chǎn)生熱電效應(yīng)，因此能夠特別有效地使用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。在光波導(dǎo)基板和加強基板的接合中，作為粘接劑，可以使用環(huán)氧樹脂類粘接劑、熱固化粘接劑、紫外線固化粘接劑、焊料玻璃、熱固化、光固化或者光增粘性的樹脂粘接劑片等各種粘接材料。在本發(fā)明的光波導(dǎo)元件中，如圖1所示，在加強基板的表面(粘接劑層一側(cè)的面) 或者如圖4所示，在光波導(dǎo)基板和加強基板之間設(shè)置半導(dǎo)體層。優(yōu)選在本發(fā)明中使用的半導(dǎo)體層的體積電阻率低于粘接劑層的體積電阻率，并且低于加強基板的體積電阻率。通過設(shè)置這樣的半導(dǎo)體層，對在加強基板上積蓄的電荷使電場分布分散或者均勻化，能夠抑制局部的電荷積蓄。通過使體積電阻率低于加強基板，能夠有效地排除電荷在加強基板的特定部位集中的情況。如圖2所示，當(dāng)在光波導(dǎo)基板上配置接地電極，在其下側(cè)經(jīng)由粘接劑層粘接了形成有方槽1或V形槽2等的加強基板時，在方槽1或V形槽2的接近光波導(dǎo)基板的角部，電荷容易集中。因此，通過在加強基板的表面上配置半導(dǎo)體層，能夠防止從局部的電荷集中部產(chǎn)生火花。此外，如圖3所示，當(dāng)在光波導(dǎo)基板上配置在表面上具有凸部的加強基板時，在凸部的上側(cè)，粘接劑層的厚度與其他部分相比變薄，成為容易產(chǎn)生火花的狀態(tài)。因此，通過在加強基板的表面上形成半導(dǎo)體膜，能夠使在加強基板上積蓄的電荷分散，有效地抑制電場局部變強。本發(fā)明的半導(dǎo)體層并非僅是為了像上述那樣使在加強基板上積蓄的電荷分散，在由于制造過程中在粘接劑中混入的不純物而形成了粘接劑層局部容易電氣導(dǎo)通(容易產(chǎn)生火花)的部分時，還能夠抑制火花。其原因在于，通過使體積電阻率低于粘接劑層，能夠在粘接劑層中產(chǎn)生火花之前，通過半導(dǎo)體層使電荷分散，可以有效地排除電荷在特定部位集中的情況。S卩，如圖1所示，通過在加強基板的接觸粘接劑層的一側(cè)設(shè)置具有電荷分散功能的半導(dǎo)體層，通過該層可以使電荷分散，在平面內(nèi)使電荷均勻，通過使電阻低于粘接劑層， 防止向主基板(光波導(dǎo)基板)產(chǎn)生火花，抑制主基板的損壞。并且，并非限于圖1 圖3所示半導(dǎo)體膜與加強基板直接接觸的情況，如圖4所示，通過使半導(dǎo)體層夾在主基板與加強基板之間，即使在加強基板上產(chǎn)生的火花的影響波及到半導(dǎo)體層，也不會到達(dá)主基板，因此能夠維持光波導(dǎo)元件的特性。如同本發(fā)明的半導(dǎo)體層那樣，具有電荷分散功能的層優(yōu)選是低電阻的層，但是假設(shè)在使用導(dǎo)體時，對于在主基板側(cè)設(shè)置的信號電極的電氣損失會造成影響，成為光調(diào)制器等的光波導(dǎo)元件的特性惡化的原因(參照圖5)。因此，在本發(fā)明中使用難以對電氣損失造成影響的半導(dǎo)體，作為半導(dǎo)體，可以適當(dāng)使用Si或SixNy或SiOz等。其中，x、y以及ζ用于調(diào)整半導(dǎo)體的體積電阻率和介電常數(shù)，能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。圖5是對于在加強基板的表面配置了作為導(dǎo)體的Au和作為半導(dǎo)體的Si、SixNy時的信號電極的損失進(jìn)行調(diào)查后的曲線圖。成為光波導(dǎo)基板的主基板(厚度8μπι)和加強基板(厚度500 μ m)使用LN基板。在主基板上形成了高度22 μ m的信號電極和接地電極。粘接劑層(厚度55 μ m)使用UV固化型等粘接劑(體積電阻率1. OX IO15 Ω cm，介電常數(shù)3) 來制成光調(diào)制器。此外，在LN的加強基板的與粘接劑接觸的面?zhèn)日翦傾u，或者通過噴濺裝置等成膜設(shè)備形成Si、SixNy的半導(dǎo)體。此時的半導(dǎo)體膜的體積電阻率在粘接劑的體積電阻率LOXlO15Qcm以下。具體地說，在為SixNy時，形成了 1.0X IO9 1. 0X IO11 Ω cm的膜。 然后，通過粘接劑等接合形成了半導(dǎo)體層等的加強基板和主基板?，F(xiàn)有的產(chǎn)品意味著完全沒有形成導(dǎo)體或半導(dǎo)體膜體的產(chǎn)品。如圖5的曲線圖所示，沒有設(shè)置任何膜體的現(xiàn)有的產(chǎn)品的信號電極的損失最小， 在使用導(dǎo)體時，與現(xiàn)有的產(chǎn)品相比損失變大。關(guān)于現(xiàn)有產(chǎn)品與導(dǎo)體產(chǎn)品的損失差，高頻一側(cè)大于低頻一側(cè)，在本發(fā)明的寬帶的光調(diào)制器中，以導(dǎo)體產(chǎn)品無法滿足特性。但是，通過使用具有電荷分散功能的半導(dǎo)體膜，與導(dǎo)體相比，能夠抑制信號電極損失的惡化，并且抑制火花的產(chǎn)生，維持在寬帶中也可使用的水平的電極損失，同時可以期待提高成品率。此外，在表1中表示了設(shè)置了半導(dǎo)體、導(dǎo)體的膜時的微波折射率(Nm)與現(xiàn)有產(chǎn)品的差。在假設(shè)現(xiàn)有產(chǎn)品滿足速度匹配條件時，當(dāng)然與現(xiàn)有產(chǎn)品的差異小的一方意味著對于光波導(dǎo)元件的特性的影響小，容易地理解如同本發(fā)明那樣使用半導(dǎo)體與使用導(dǎo)體時相比， 能夠有效地抑制光波導(dǎo)元件的特性惡化。
表 1光波導(dǎo)基板上的信號電極的特性
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)元件，經(jīng)由粘接劑層接合了在具有電光效應(yīng)且厚度為30 μ m以下的基板上形成了光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板和具有電光效應(yīng)的加強基板而成，該光波導(dǎo)元件的特征在于，在該加強基板的該粘接劑層一側(cè)的表面上設(shè)置有半導(dǎo)體層。
2.一種光波導(dǎo)元件，經(jīng)由粘接劑層接合了在具有電光效應(yīng)且厚度為30 μ m以下的基板上形成了光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板和具有電光效應(yīng)的加強基板而成，該光波導(dǎo)元件的特征在于，在該光波導(dǎo)基板和加強基板之間的粘接劑層內(nèi)部形成有半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)元件，其特征在于，該半導(dǎo)體層的體積電阻率低于該粘接劑層的體積電阻率，并且低于該加強基板的體積電阻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)元件，其特征在于，在該加強基板的該粘接劑層側(cè)的表面上具有凹凸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)元件，其特征在于，所述具有光電效應(yīng)的基板使用鈮酸鋰、鉭酸鋰、PLZT(鋯鈦酸鉛鑭)以及它們的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光波導(dǎo)元件，其特征在于，所述半導(dǎo)體層使用Si、SixNy或SiOz,其中，x、y以及ζ能夠被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整以調(diào)整半導(dǎo)體的體積電阻率和介電常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光波導(dǎo)元件，其特征在于，所述粘接劑的體積電阻率為1.0X1015Qcm以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光波導(dǎo)元件，不僅在光波導(dǎo)元件的狀態(tài)下，在制造光波導(dǎo)元件的工序中也能夠抑制加強基板的熱電效應(yīng)對光波導(dǎo)元件造成的損傷，抑制光波導(dǎo)元件的電氣特性的惡化，進(jìn)而改善生產(chǎn)中的成品率。在經(jīng)由粘接劑層接合了在具有電光效應(yīng)且厚度為30μm以下的基板上形成了光波導(dǎo)的光波導(dǎo)基板和具有電光效應(yīng)的加強基板而成的光波導(dǎo)元件中，在該加強基板的該粘接劑層一側(cè)的表面上設(shè)置有半導(dǎo)體層。
文檔編號G02F1/03GK102445770SQ201110306639
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者市岡雅之, 神力孝, 藤野哲也 申請人:住友大阪水泥股份有限公司