專利名稱：光波導(dǎo)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光波導(dǎo)元件及其制造方法，尤其是涉及將具有電光效應(yīng)且厚度為10 μ m以下的薄板與加強基板粘接的光波導(dǎo)元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
在光計測技術(shù)領(lǐng)域或光通信技術(shù)領(lǐng)域中，多使用光調(diào)制器等光波導(dǎo)元件，其中該光調(diào)制器使用了具有電光效應(yīng)的基板。而且，為了實現(xiàn)頻率響應(yīng)特性的寬帶化或驅(qū)動電壓的減少，將基板的厚度減薄至 ο μ m左右，降低調(diào)制信號即微波的實效折射率，實現(xiàn)微波與光波的速度匹配，進(jìn)而實現(xiàn)電場效率的提高。如專利文獻(xiàn)I所示，這種薄板以機械強度的確保為目的，而與其他的加強基板粘接而使用。另外，在經(jīng)由粘接層將薄板與加強基板粘接的結(jié)構(gòu)中，在粘接層中傳播的雜散光向主基板即薄板再次入射，成為光波導(dǎo)元件的特性劣化的原因。在專利文獻(xiàn)2中，為了抑制這種不良情況并提高薄板與加強基板的粘接強度，提出了在加強基板的粘接面上形成凹凸結(jié)構(gòu)。根據(jù)專利文獻(xiàn)2，為了抑制在粘接層中傳播的雜散光向薄板再次入射，需要將加強基板的粘接面形成雜散光波長的10分之I以上的凹凸結(jié)構(gòu)。然而，形成了這種凹凸結(jié)構(gòu)的加強基板會發(fā)生加工應(yīng)變引起的晶片的翅曲。 在加強基板的翹曲大時，向加工減薄至IOym左右的薄板的粘接變得困難。即使假設(shè)能夠粘接的情況下，由于對薄板施加大的應(yīng)力，因此在后續(xù)工序中，主基板即薄板破損的可能性升高。尤其是在使用鈮酸鋰(LN)等的熱膨脹率大的加強基板時，由于工藝中或動作中的溫度變化而較大的應(yīng)力施加于薄板，因此生產(chǎn)性顯著下降。在加強基板形成凹凸結(jié)構(gòu)時，在使用噴砂加工等的情況下，產(chǎn)生微細(xì)的裂紋，在后續(xù)工序中，加強基板破裂的可能性高。尤其是將LN等具有解理的結(jié)晶使用于加強基板時，施以通常的處理，晶片容易破損。如此在使用薄板作為主基板且在加強基板具有凹凸結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)元件中，由于加強基板的翹曲或微細(xì)的裂紋，由于制造工序中或動作中的破損、光損失或其他的性能的劣化等，作為光波導(dǎo)元件的可靠性將會下降。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開2010-85789號公報專利文獻(xiàn)2日本特開2007-264548號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題是解決上述的問題，提供一種利用具有電光效應(yīng)且厚度為10 μ m以下的薄板，即使在與加強基板粘接的情況下，也能抑制薄板或加強板的破損，而且抑制微小的裂紋引起的光損失等的性能劣化的光波導(dǎo)元件。
為了解決上述課題，本發(fā)明第一方面涉及一種光波導(dǎo)元件，具有薄板和加強基板，該薄板具有電光效應(yīng)且厚度為IOym以下，在該薄板上形成有光波導(dǎo)，該加強基板經(jīng)由粘接層而與該薄板粘接，所述光波導(dǎo)元件的特征在于，在該加強基板的該薄板側(cè)的表面上形成有凹凸結(jié)構(gòu)，該加強基板在形成了該凹凸結(jié)構(gòu)之后且粘接于該薄板之前，以居里溫度以下的高溫進(jìn)行熱處理。本發(fā)明第二方面以第一方面為基礎(chǔ)，其特征在于，粘接于該薄板的該加強基板的翹曲的大小最大為該粘接層的厚度的一半以下。本發(fā)明第三方面以第一或第二方面為基礎(chǔ)，其特征在于，在該加強基板的該薄板側(cè)的表面形成有電荷分散層。本發(fā)明第四方面涉及一種光波導(dǎo)元件的制造方法，該光波導(dǎo)元件具有薄板和加強基板，該薄板具有電光效應(yīng)且厚度為IOym以下，在該薄板上形成有光波導(dǎo)，該加強基板經(jīng)由粘接層而與該薄板粘接，所述光波導(dǎo)元件的制造方法的特征在于，在該加強基板的該薄板側(cè)的表面上形成了凹凸結(jié)構(gòu)之后，以居里溫度以下的高溫進(jìn)行熱處理，然后，將該加強基板粘接于該薄板。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明第一方面，由于光波導(dǎo)兀件具有薄板和加強基板，該薄板具有電光效應(yīng)且厚度為10 μ m以下，在該薄板上形成有光波導(dǎo)，該加強基板經(jīng)由粘接層而與該薄板粘接，在該加強基板的該薄板側(cè)的表面上形成有凹凸結(jié)構(gòu)，該加強基板在形成了該凹凸結(jié)構(gòu)之后且粘接于該薄板之前，以居里溫度以下的高溫進(jìn)行熱處理，因此，能夠去除在加強基板上形成有凹凸結(jié)構(gòu)時殘留的加工應(yīng)變，能夠抑制加強基板的翹曲。其結(jié)果是，能夠減少制造工序或使用中的薄板或加強基板的破損。尤其是，在使用LN等的強電介質(zhì)作為加強基板時，以居里溫度(約1200°C)以下的高溫進(jìn)行熱處理，由此能夠進(jìn)行由噴砂加工產(chǎn)生的微細(xì)的裂紋的退火，有助于光波導(dǎo)元件的光損失等的減少。根據(jù)本發(fā)明第二方面，由于粘接于薄板的加強基板的翹曲的大小最大為粘接層的厚度的一半以下，因此即使將厚度 ο μ m以下的薄板作為主基板而與該加強基板接合，也能夠抑制因加強基板的翹曲造成的薄板的破損。根據(jù)本發(fā)明第三方面，由于加強基板的薄板側(cè)的表面形成有電荷分散層，即使將電介質(zhì)等容易帶電的加強基板利用粘接劑與薄板粘接，也能夠通過該電荷分散層來抑制帶電引起的電場集中的效果。根據(jù)本發(fā)明第四方面，光波導(dǎo)元件的制造方法中，該光波導(dǎo)元件具有薄板和加強基板，該薄板具有電光效應(yīng)且厚度為IOym以下，在該薄板上形成有光波導(dǎo)，該加強基板經(jīng)由粘接層而與該薄板粘接，所述光波導(dǎo)元件的制造方法的特征在于，在該加強基板的該薄板側(cè)的表面上形成了凹凸結(jié)構(gòu)之后，以居里溫度以下的高溫進(jìn)行熱處理，然后，將該加強基板粘接于該薄板，因此，能夠去除在加強基板上形成有凹凸結(jié)構(gòu)時殘留的加工應(yīng)變，能夠抑制薄板或加強板的破損。而且，能夠進(jìn)行微細(xì)的裂紋的退火，從而能夠抑制光損失等的光波導(dǎo)元件的性能劣化。


圖1是說明將作為主基板的薄板與加強基板接合而形成光波導(dǎo)元件的狀態(tài)的圖。圖2是說明在本發(fā)明的光波導(dǎo)元件中，在加強基板的表面形成有電荷分散層的狀態(tài)的圖。標(biāo)號說明I 薄板2光波導(dǎo)3信號電極4接地電極5粘接層6加強基板7電荷分散層
具體實施例方式以下，使用優(yōu)選例，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)兀件如圖1所不，具有薄板I和加強基板6,該薄板I具有電光效應(yīng)且厚度為10 μ m以下，在該薄板I上形成有光波導(dǎo)2，該加強基板6經(jīng)由粘接層5而粘接于該薄板1，所述光波導(dǎo)元件的特征在于，在該加強基板6的該薄板側(cè)的表面形成有凹凸結(jié)構(gòu)(未圖示)，該加強基板在形成了該凹凸結(jié)構(gòu)之后且粘接于該薄板之前，以居里溫度以下的高溫進(jìn)行熱處理。在圖1中，標(biāo)號3表不信號電極,標(biāo)號4表不接地電極。標(biāo)號h表不粘接層的厚度，標(biāo)號S表不加強基板6的翅曲量。作為具有電光效應(yīng)的基板(薄板)，尤其優(yōu)選可以利用LiNb03、LiTa05或PLZT (鋯鈦酸鉛鑭)中的任一個的單結(jié)晶。尤其是優(yōu)選多使用在光調(diào)制器中的LiNb03、LiTaO515而且，形成于基板的光波導(dǎo)例如通過使鈦(Ti)等高折射率物質(zhì)在LiNbO3基板(LN基板)上發(fā)生熱擴散而形成。在光波導(dǎo)元件可以設(shè)置用于對在光波導(dǎo)中傳播的光波進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制電極。調(diào)制電極由信號電極3和接地電極4構(gòu)成，在基板表面形成Ti · Au的電極圖案，可以通過鍍金方法等形成。此外，根據(jù)需要也可以在光波導(dǎo)形成后的基板表面上設(shè)置電介質(zhì)SiO2等緩沖層。將薄板I與加強基板6接合的粘接劑可以利用紫外線硬化性粘接劑等。但是，粘接層5的厚度優(yōu)選為20 μ πΓ200 μ m。當(dāng)比20 μ m薄時，難以實現(xiàn)作為調(diào)制信號的微波與在光波導(dǎo)中傳播的光波的速度匹配。而且，當(dāng)粘接層的厚度比200 μ m大時，粘接層自身的膨脹·收縮產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力增大，成為薄板破損的原因。作為加強基板的材料，在使熱膨脹率與薄板匹配方面，優(yōu)選為與薄板同樣的材料。在加強基板6的薄板側(cè)的表面(圖1的上側(cè)的面)上，例如通過噴砂加工等而形成有雜散光波長的10分之I以上(O. fo. 2μπι左右)的凹凸結(jié)構(gòu)。由于噴砂加工時的沖擊等，加工應(yīng)變從加強基板的表面到達(dá)幾μ m的深度，由此在加強基板6上產(chǎn)生圖1所示那樣的大的翹曲S。 加強基板的翹曲取決于使用的材質(zhì)，即使是使用了 LN的加強基板，若為低級品，則有時也會發(fā)生100 μ m以上的翹曲。如此在加強基板的翹曲大時，若與厚度為10 μ m以下的薄板粘接，則薄板容易破損。作為去除加強基板的加工應(yīng)變的方法，已知有濕式蝕刻，但由于將距基板表面為幾μ m的加工應(yīng)變充分去除，而無法保持雜散光波長的10分之I以上(0.1~0. 2μm左右)的凹凸結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的光波導(dǎo)元件中，利用熱處理將加強基板的加工應(yīng)變除去。由此，在保持有加強基板的表面的凹凸結(jié)構(gòu)的狀態(tài)下，能夠減少加強基板的翹曲。尤其是在加強基板使用LN等的強電介質(zhì)的情況下，能夠在400°C以上至居里溫度(LN的情況下約1140度)以下進(jìn)行熱處理，對于噴砂加工等產(chǎn)生的微細(xì)的裂紋的退火也有效。在本發(fā)明中，在加強基板的薄板側(cè)的表面上形成了凹凸結(jié)構(gòu)之后，以居里溫度以下的高溫對該加強基板進(jìn)行熱處理，然后，將該加強基板與該薄板粘接。由此，能夠可靠地去除在加強基板形成了凹凸結(jié)構(gòu)時殘留的加工應(yīng)變，能夠抑制薄板或加強板的破損，而且能夠進(jìn)行微細(xì)的裂紋的退火，從而能夠抑制光損失等的光波導(dǎo)元件的性能劣化。加強基板的翹曲施加給薄板的應(yīng)力的大小會受到介于加強基板與薄板之間的粘接層的厚度的影響。如圖1所示，使粘接于薄板的該加強基板的翹曲的大小s最大為該粘接層的厚度h的一半以下，由此，能夠降低由加強基板的翹曲產(chǎn)生的應(yīng)力施加于薄板。例如，在粘接層的厚度h為55 μ m左右時,加強基板的翅曲s優(yōu)選設(shè)定為27. 5 μ m以下。在加強基板6使用電介質(zhì)尤其是強電介質(zhì)材料時，由于與加強基板內(nèi)的加工應(yīng)變或溫度變化相伴的內(nèi)部應(yīng)力變化、以及調(diào)制電極產(chǎn)生的電場的影響等，容易產(chǎn)生焦電效應(yīng)。為了對此進(jìn)行抑制，在加強基板6的薄板側(cè)的表面形成電荷分散層7。由于該結(jié)構(gòu)，即使將電介質(zhì)等容易帶電的加強基板通過粘接劑粘接于薄板，通過該電荷分散層，也能夠抑制帶電產(chǎn)生的電場集中的效果。作為電荷分散層7，使用至少具有比加強基板的導(dǎo)電率高的導(dǎo)電性的材料，由此能夠緩和焦電效應(yīng)。例如，可以利用Si或SiN膜等的半導(dǎo)體或?qū)щ婓w。工業(yè)實用性如以上說明那樣，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種利用具有電光效應(yīng)且厚度為10 μ m以下的薄板，即使在粘接于加強基板的情況下，也能夠抑制薄板或加強板的破損，進(jìn)而抑制微小的裂紋引起的光損失等的性能劣化的光波導(dǎo)元件。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)元件，具有薄板和加強基板，該薄板具有電光效應(yīng)且厚度為IOym以下，在該薄板上形成有光波導(dǎo)，該加強基板經(jīng)由粘接層而與該薄板粘接，所述光波導(dǎo)元件的特征在于， 在該加強基板的該薄板側(cè)的表面上形成有凹凸結(jié)構(gòu)， 該加強基板在形成了該凹凸結(jié)構(gòu)之后且粘接于該薄板之前，以居里溫度以下的高溫進(jìn)行熱處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)元件，其特征在于， 粘接于該薄板的該加強基板的翹曲的大小最大為該粘接層的厚度的一半以下。
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， 在該加強基板的該薄板側(cè)的表面形成有電荷分散層。
4.一種光波導(dǎo)元件的制造方法，該光波導(dǎo)元件具有薄板和加強基板，該薄板具有電光效應(yīng)且厚度為IOym以下，在該薄板上形成有光波導(dǎo)，該加強基板經(jīng)由粘接層而與該薄板粘接，所述光波導(dǎo)元件的制造方法的特征在于， 在該加強基板的該薄板側(cè)的表面上形成了凹凸結(jié)構(gòu)之后，以居里溫度以下的高溫對該加強基板進(jìn)行熱處理， 然后，將該加強基板粘接于該薄板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用具有電光效應(yīng)且厚度為10μm以下的薄板，即使在粘接于加強基板的情況下，也能夠抑制薄板或加強板的破損，進(jìn)而抑制微小的裂紋引起的光損失等的性能劣化的光波導(dǎo)元件。一種光波導(dǎo)元件，具有薄板(1)和加強基板(6)，該薄板具有電光效應(yīng)且厚度為10μm以下，在該薄板上形成有光波導(dǎo)(2)，該加強基板經(jīng)由粘接層(5)而與該薄板粘接，所述光波導(dǎo)元件的特征在于，在該加強基板(6)的該薄板側(cè)的表面上形成有凹凸結(jié)構(gòu)，該加強基板在形成了該凹凸結(jié)構(gòu)之后且粘接于該薄板之前，以居里溫度以下的高溫進(jìn)行熱處理。
文檔編號G02F1/035GK103033954SQ20121037611
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者山根裕治, 佐久間滿, 藤野哲也, 神力孝 申請人:住友大阪水泥股份有限公司