特許 7098666 電気光学素子のための複合基板とその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-01

(45)【発行日】2022-07-11

(54)【発明の名称】電気光学素子のための複合基板とその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/03 20060101AFI20220704BHJP

   C30B 29/30 20060101ALI20220704BHJP

【ＦＩ】

G02F1/03 505

C30B29/30

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2020006927

(22)【出願日】2020-01-20

(62)【分割の表示】P 2019528149の分割

【原出願日】2018-05-22

(65)【公開番号】P2020098345

(43)【公開日】2020-06-25

【審査請求日】2021-01-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】多井 知義

(72)【発明者】

【氏名】近藤 順悟

【審査官】坂上 大貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３４９７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０７３９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０５６２１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－１５６７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７５５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／１１４３６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０６－２８９３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６５９３２１２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１２３３０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】常温接合界面の原子構造，1991年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集，日本，1991年，pp.159-160

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

１／２１－７／００

Ｇ０２Ｂ ６／１２－６／１４

Ｃ３０Ｂ １／００－３５／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気光学素子のための複合基板であって、
電気光学効果を有する電気光学結晶基板と、
前記電気光学結晶基板に、少なくともアモルファス層を介して接合された支持基板と、
前記電気光学結晶基板と前記アモルファス層との間に位置し、前記電気光学結晶基板に接しているとともに、前記電気光学結晶基板よりも屈折率の低い低屈折率層と、
前記低屈折率層と前記アモルファス層との間に位置し、前記低屈折率層に接しているとともに、前記低屈折率層とは異なる材料で構成された第１接合層と、
前記アモルファス層と前記支持基板の間に位置するとともに、前記電気光学結晶基板よりも屈折率の低い第２低屈折率層と、
前記アモルファス層と前記第２低屈折率層との間に位置し、前記第２低屈折率層に接しているとともに、前記第２低屈折率層とは異なる材料で構成された第２接合層と、
を備え、
前記アモルファス層は、前記アモルファス層に一方側から接する層又は基板を構成する元素と、前記アモルファス層に他方側から接する層又は基板を構成する元素とで構成されており、
前記アモルファス層に前記一方側から接する層又は基板は、前記第１接合層であり、
前記アモルファス層に前記他方側から接する層又は基板は、前記第２接合層である、
複合基板。

【請求項2】

前記低屈折率層は、酸化シリコン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム及びフッ化カルシウムのうちの少なくとも一つで構成されている、請求項１に記載の複合基板。

【請求項3】

前記第２低屈折率層は、酸化シリコン、酸化タンタル、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム及びフッ化カルシウムのうちの少なくとも一つで構成されている、請求項１又は２に記載の複合基板。

【請求項4】

前記第２低屈折率層を構成する材料は、低屈折率層を構成する材料と同じである、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合基板。

【請求項5】

前記支持基板は、サイアロン、ムライト、窒化シリコン、酸化マグネシウム、窒化ガリウム、酸化ガリウムのうちのいずれかの基板である、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合基板。

【請求項6】

前記低屈折率層の厚みは、０．１マイクロメートル以上であって、１０マイクロメートル以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の複合基板。

【請求項7】

前記第２低屈折率層の厚みは、０．１マイクロメートル以上であって、１０マイクロメートル以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の複合基板。

【請求項8】

前記電気光学結晶基板の厚みは、０．１マイクロメートル以上であって、１０マイクロメートル以下である、請求項６又は７に記載の複合基板。

【請求項9】

前記第２低屈折率層と前記支持基板との間に位置する導電層をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の複合基板。

【請求項10】

前記導電層は、金、銀、銅、アルミニウム、白金、又は、それらのうちの少なくとも二つを含む合金の層を有する、請求項９に記載の複合基板。

【請求項11】

前記導電層の厚みは、０．０５マイクロメートル以上であって、５マイクロメートル以下である、請求項１０に記載の複合基板。

【請求項12】

前記導電層は、支持基板と接触する下地層として、チタン、クロム、ニッケル、又は白金の層を有する、請求項１０又は１１に記載の複合基板。

【請求項13】

前記電気光学結晶基板の表面には、リッジ部が形成されている、請求項１から１２のいずれか一項に記載の複合基板。

【請求項14】

前記電気光学結晶基板のｃ軸は、前記電気光学結晶基板に対して平行であり、
前記リッジ部の一方の側面に設けられた第１の電極と、前記リッジ部の他方の側面に設けられ、前記リッジ部を挟んで前記第１の電極に対向する第２の電極とをさらに備える、請求項１３に記載の複合基板。

【請求項15】

前記電気光学結晶基板のｃ軸は、前記電気光学結晶基板に対して垂直であり、
前記リッジ部の頂上面に設けられた第１の電極と、前記電気光学結晶基板の表面のうちの前記リッジ部の部分を除いた範囲に設けられた第２の電極とをさらに備える、請求項１３に記載の複合基板。

【請求項16】

前記リッジ部内には、不純物を含有する光導波路領域が、前記リッジ部の長手方向に沿って形成されている、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の複合基板。

【請求項17】

電気光学素子のための複合基板の製造方法であって、
電気光学効果を有する電気光学結晶基板に、前記電気光学結晶基板に接するとともに前記電気光学結晶基板よりも屈折率の低い低屈折率層と、前記低屈折率層に接するとともに前記低屈折率層とは異なる材料で構成された第１接合層とを成膜する工程と、
支持基板に、前記電気光学結晶基板よりも屈折率の低い第２低屈折率層と、前記低屈折率層に接するとともに前記第２低屈折率層とは異なる材料で構成された第２接合層とを成膜する工程と、
前記電気光学結晶基板に成膜された前記第１接合層を、前記支持基板に成膜された第２接合層の表面に直接接合する工程と、
を備える製造方法。

【請求項18】

前記直接接合は、真空チャンバ内において常温で行わる、請求項１７に記載の製造方法。

【請求項19】

前記直接接合は、各接合面に中性化ビームを照射して行われる、請求項１８に記載の製造方法。

【請求項20】

前記直接接合は、直径４インチの面積に対して１００～２００００ニュートンの荷重で行われる、請求項１９に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で開示する技術は、電気光学効果を利用する電気光学素子（例えば、光変調器）のための複合基板に関する。

【背景技術】

【0002】

光変調器といった電気光学素子が知られている。電気光学素子は、電気光学効果を利用して、電気信号を光信号に変換することができる。電気光学素子は、例えば光電波融合通信に採用されており、高速かつ大容量な通信を実現するために、その開発が進められている。

【0003】

特開２０１０－８５７８９号公報に、光変調器が開示されている。この光変調器は、複合基板を用いて構成されている。複合基板は、電気光学効果を有する電気光学結晶基板と、電気光学結晶基板に接合された支持基板とを備える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の複合基板では、電気光学結晶基板と支持基板との間が、接着剤によって接合されている。このような構成であると、接着剤が経時的に劣化することによって、複合基板に剥離が生じることや、さらにこの剥離が原因となって、電気光学結晶基板にクラックといった損傷が生じることがある。このような問題を避けるために、接着剤を用いることなく、電気光学結晶基板と支持基板とを直接接合することが考えられる。しかしながら、電気光学結晶基板と支持基板とを直接接合すると、電気光学結晶基板と支持基板との間には、電気光学結晶基板の元素と支持基板の元素から構成されるアモルファス層が形成される。このアモルファス層は結晶性がなく、光学物性も双方の基板とは異なり、電気光学結晶基板とアモルファス層との間の界面も平坦ではない。このような平坦でない界面は、電気光学結晶基板を伝わる光を、散乱（例えば、乱反射や漏出）、吸収させるおそれがある。

【0005】

従って、本明細書は、上述した問題を回避又は低減し得る複合基板及びその製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書は、電気光学素子のための複合基板を開示する。この複合基板は、電気光学効果を有する電気光学結晶基板と、電気光学結晶基板に、少なくともアモルファス層を介して接合された支持基板と、電気光学結晶基板とアモルファス層との間に位置するとともに、電気光学結晶基板よりも屈折率の低い低屈折率層とを備える。アモルファス層は、アモルファス層に一方側から接する層又は基板を構成する元素と、アモルファス層に他方側から接する層又は基板を構成する元素とで構成されている。

【0007】

上記した複合基板は、次の製造方法によって製造することができる。この製造方法は、電気光学効果を有する電気光学結晶基板に、電気光学結晶基板よりも屈折率の低い低屈折率層を含む、少なくとも一つの層を成膜する工程と、少なくとも一つの層が成膜された電気光学結晶基板を、支持基板の表面に直接接合する工程とを備える。ここでいう直接接合とは、接合される二つの部材の間で原子が拡散し合い、それらの原子間で共有結合が形成される接合を意味する。なお、直接接合に先立って、支持基板の表面には、少なくとも一つの層が成膜されていてもよい。

【0008】

上記した製造方法によると、接着剤を必要とすることなく、電気光学結晶基板に支持基板が接合された複合基板を製造することができる。製造された複合基板では、直接接合に起因するアモルファス層が形成されるが、アモルファス層と電気光学結晶基板との間には低屈折率層が介在し、アモルファス層が電気光学結晶基板に接しない。従って、電気光学結晶基板を伝わる光が、アモルファス層やこのアモルファス層と電気光学結晶基板との間の平坦でない界面で、散乱又は吸収されることがない。加えて、電気光学結晶基板に接する低屈折率層は、電気光学結晶基板よりも屈折率が低いことから、光ファイバにおけるクラッドのように、電気光学結晶基板を伝わる光の漏出を抑制することができる。この複合基板を用いることで、高性能、かつ耐久性に優れた電気光学素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１の複合基板１０を模式的に示す斜視図。

【0010】

【図2】実施例１の複合基板１０の断面構造を模式的に示す図。

【0011】

【図3】実施例１の複合基板１０の製造方法の一工程を示す図。

【0012】

【図4】実施例１の複合基板１０の製造方法の一工程を示す図。

【0013】

【図5】実施例１の複合基板１０の製造方法の一工程を示す図。

【0014】

【図6】複合基板１０の一変形例を示しており、電気光学結晶基板１２に電界を形成する電極３２、３４と、電気光学結晶基板１２内に設けられた光導波路領域３６が付加されている。

【0015】

【図7】複合基板１０の一変形例を示しており、電気光学結晶基板１２の上面１２ａにリッジ部１３が形成されている。

【0016】

【図8】複合基板１０の一変形例を示しており、図７に示す変形例と比較して、第１の電極４２及び第２の電極４４が付加されている。この変形例では、電気光学結晶基板１２のｃ軸（ｃ－ａｘｉｓ）が、電気光学結晶基板１２に対して平行である。

【0017】

【図9】複合基板１０の一変形例を示しており、図７に示す変形例と比較して、第１の電極５２及び第２の電極５４が付加されている。この変形例では、電気光学結晶基板１２のｃ軸（ｃ－ａｘｉｓ）が、電気光学結晶基板１２に対して垂直である。

【0018】

【図10】実施例２の複合基板１０ａの断面構造を模式的に示す図。

【0019】

【図11】実施例２の複合基板１０ａの製造方法を説明する図。

【0020】

【図12】実施例３の複合基板１０ｂの断面構造を模式的に示す図。

【0021】

【図13】実施例３の複合基板１０ｂの製造方法を説明する図。

【0022】

【図14】実施例４の複合基板１０ｃの断面構造を模式的に示す図。

【0023】

【図15】実施例４の複合基板１０ｃの製造方法を説明する図。

【0024】

【図16】実施例５の複合基板１０ｄの断面構造を模式的に示す図。

【0025】

【図17】実施例５の複合基板１０ｄの製造方法を説明する図。

【0026】

【図18】実施例６の複合基板１０ｅの断面構造を模式的に示す図。

【0027】

【図19】実施例６の複合基板１０ｅの製造方法を説明する図。

【0028】

【図20】実施例７の複合基板１０ｆの断面構造を模式的に示す図。

【0029】

【図21】実施例７の複合基板１０ｆの製造方法を説明する図。

【0030】

【図22】実施例８の複合基板１０ｇの断面構造を模式的に示す図。

【0031】

【図23】実施例８の複合基板１０ｇの製造方法を説明する図。

【0032】

【図24】実施例９の複合基板１０ｈの断面構造を模式的に示す図。

【0033】

【図25】実施例９の複合基板１０ｈの製造方法を説明する図。

【0034】

【図26】実施例１０の複合基板１０ｉの断面構造を模式的に示す図。

【0035】

【図27】実施例１０の複合基板１０ｉの製造方法を説明する図。

【0036】

【図28】実施例１１の複合基板１０ｊの断面構造を模式的に示す図。

【0037】

【図29】実施例１１の複合基板１０ｊの製造方法を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0038】

本技術の一実施形態において、電気光学結晶基板は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３：ＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３：ＬＴ）、チタン酸リン酸カリウム（ＫＴｉＯＰＯ_４：ＫＴＰ）、ニオブ酸カリウム・リチウム（Ｋ_ｘＬｉ_{（１－ｘ）}ＮｂＯ_２：ＫＬＮ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３：ＫＮ）、タンタル酸・ニオブ酸カリウム（ＫＮｂ_ｘＴａ_{（１－ｘ）}Ｏ_３：ＫＴＮ）、ニオブ酸リチウムとタンタル酸リチウムとの固溶体、のうちのいずれかの基板であってよい。

【0039】

本技術の一実施形態において、低屈折率層は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）及びフッ化カルシウム（ＭｇＦ_２）のうちの少なくとも一つで構成されていてもよい。

【0040】

本技術の一実施形態において、支持基板は、シリコン（Ｓｉ）、ガラス、サイアロン（Ｓｉ_３Ｎ_４－Ａｌ_２Ｏ_３）、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２，２Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、サファイア、石英、水晶、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）のうちのいずれかの基板であってよい。

【0041】

本技術の一実施形態において、アモルファス層に一方側から接する層又は基板は、低屈折率層であってもよい。このような複合基板は、低屈折率層が成膜された電気光学結晶基板を、支持基板に直接接合して製造することができる。このとき、支持基板の表面には、少なくとも一つの層が予め成膜されていてもよい。

【0042】

本技術の一実施形態では、複合基板が、低屈折率層とアモルファス層との間に位置する第１導電層をさらに備えてもよい。この場合、アモルファス層に一方側から接する層又は基板は、第１導電層であってよい。このような複合基板は、低屈折率層上に第１導電層が成膜された電気光学結晶基板を、支持基板に直接接合して製造することができる。このとき、支持基板の表面には、少なくとも一つの層が予め成膜されていてもよい。第１導電層は、複合基板から製造された電気光学素子において、電気光学結晶基板へ電気信号（即ち、電界）を加える電極として利用することができる。あるいは、第１導電層は、電気光学素子から電界が漏れ出ることを抑制するシールドとして利用することができる。

【0043】

第１導電層は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、又は、それらのうちの少なくとも二つを含む合金の層を有してもよい。なお、第１導電層は、単層構造であってもよいし、多層構造を有してもよい。

【0044】

第１導電層のアモルファス層に接する表層は、白金で構成されていてもよい。白金は直接接合に適した材料である。そのことから、第１導電層の表層が白金で構成されていていると、第１導電層が成膜された電気光学結晶基板を、支持基板に対して良好に直接接合することができる。

【0045】

上記した実施形態において、複合基板は、低屈折率層とアモルファス層との間に位置する第１接合層をさらに備えてもよい。この場合、アモルファス層に一方側から接する層又は基板は、第１接合層であってよい。第１接合層を構成する材料は、特に限定されないが、例えば酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、シリコン（Ｓｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）といった、直接接合に適した材料であるとよい。

【0046】

上記した実施形態において、複合基板は、低屈折率層と接合層との間に位置する第１導電層をさらに備えてもよい。第１導電層は、複合基板から製造された電気光学素子において、電気光学結晶基板へ電気信号（即ち、電界）を加える電極として利用することができる。あるいは、第１導電層は、電気光学素子から電界が漏れ出ることを抑制するシールドとして利用することができる。

【0047】

本技術の一実施形態において、アモルファス層に他方側から接する層又は基板は、支持基板であってよい。このような複合基板は、電気光学結晶基板を、支持基板の表面に直接接合して製造することができる。このとき、電気光学結晶基板には、低屈折率層に加えて、第１導電層及び／又は第１接合層が設けられていてもよい。

【0048】

本技術の一実施形態において、複合基板は、アモルファス層と支持基板との間に位置する第２接合層をさらに備えてもよい。この場合、アモルファス層に他方側から接する層又は基板は、第２接合層であってよい。第２接合層を構成する材料は、特に限定されないが、例えば酸化タンタル（Ｔ_ａ２Ｏ_５）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、シリコン（Ｓｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）といった、直接接合に適した材料であるとよい。

【0049】

上記した実施形態において、複合基板は、第２接合層と支持基板との間に位置するとともに、電気光学結晶基板よりも屈折率の低い第２低屈折率層をさらに備えてもよい。一般に、屈折率は誘電率の平方根に比例するので、第２低屈折率層は低い誘電率を有している。従って、複合基板が第２低屈折率層を備えていると、複合基板から製造される電気光学素子において、速度整合条件を満足させることや、特性インピーダンスを調整することが容易になる。また、浮遊容量や誘電損失が低減できることから、電気光学素子の高速での動作や低電圧化が可能となる。

【0050】

上記した実施形態において、複合基板は、第２低屈折率層と支持基板との間に位置する第２導電層をさらに備えてもよい。第２導電層は、複合基板から製造された電気光学素子において、電気光学結晶基板へ電気信号（即ち、電界）を加える電極として利用することができる。あるいは、第２導電層は、電気光学素子から電界が漏れ出ることを抑制するシールドとして利用することができる。

【0051】

本技術の一実施形態において、複合基板は、アモルファス層と支持基板との間に位置する第２導電層をさらに備えてもよい。この場合、アモルファス層に他方側から接する層又は基板は、第２導電層であってよい。このような複合基板は、第２導電層が成膜された支持基板に、電気光学結晶基板を直接接合して製造することができる。第２導電層は、複合基板から製造された電気光学素子において、電気光学結晶基板へ電気信号（即ち、電界）を加える電極として利用することができる。あるいは、電気光学素子から電界が漏れ出ることを抑制するシールドとして利用することができる。

【0052】

第２導電層は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、又は、それらのうちの少なくとも二つを含む合金の層を有してもよい。なお、第２導電層は、単層構造であってもよいし、多層構造を有してもよい。

【0053】

第２導電層のアモルファス層に接する表層は、白金で構成されていてもよい。白金は直接接合に適した材料である。そのことから、第２導電層の表層が白金で構成されていていると、第２導電層が成膜された支持基板を、電気光学結晶基板に対して良好に直接接合することができる。

【0054】

本技術の一実施形態において、複合基板は、アモルファス層と支持基板の間に位置するとともに、電気光学結晶基板よりも屈折率の低い第２低屈折率層をさらに備えてもよい。この場合、アモルファス層に他方側から接する層又は基板は、第２低屈折率層であってよい。前述したように、屈折率は誘電率の平方根に比例するので、第２低屈折率層は低い誘電率を有している。従って、複合基板が第２低屈折率層を備えていると、複合基板から製造された電気光学素子において誘電損失が低減される。

【0055】

上記した実施形態において、複合基板は、第２低屈折率層と支持基板との間に位置する第２導電層をさらに備えてもよい。第２導電層は、複合基板から製造された電気光学素子において、電気光学結晶基板へ電気信号（即ち、電界）を加える電極として利用することができる。あるいは、第２導電層は、電気光学素子から電界が漏れ出ることを抑制するシールドとして利用することができる。

【0056】

本技術の一実施形態において、電気光学結晶基板の表面には、リッジ部が形成されていてもよい。複合基板にリッジ部が予め形成されていると、リッジ型光導波路を必要とする電気光学素子の製造を、容易に行うことができる。なお、リッジ部に加えて、又は代えて、電気光学結晶基板には、不純物（例えばチタン又は亜鉛）がドーピングされた光導波路領域が形成されていてもよい。但し、不純物がドーピングされた光導波路領域は、不純物のドーピングによる屈折率の増加量が小さく、光の閉じ込め効果が小さいので、光の近視野像（ニアフィールド径）は比較的に大きくなる。その結果、複合基板から製造される電気光学素子では、電界効率が低下することから、必要とされる駆動電圧が大きくなる。このため素子サイズも大きくなる。電気光学素子の低駆動電圧化や小型化の観点では、光の閉じ込め効果が大きいリッジ型光導波路の方が好ましい。

【0057】

上記した実施形態において、電気光学結晶基板のｃ軸（即ち、結晶主軸）が、電気光学結晶基板に対して平行であってもよい。即ち、電気光学結晶基板は、ｘカット又はｙカットの基板であってもよい。この場合、複合基板は、リッジ部の一方の側面に設けられた第１の電極と、リッジ部の他方の側面に設けられ、リッジ部を挟んで第１の電極に対向する第２の電極とをさらに備えてもよい。これらの第１及び第２の電極は、複合基板から電気光学素子を製造するときに、リッジ型光導波路へ電気信号（即ち、電界）を加える電極として利用することができる。

【0058】

あるいは、電気光学結晶基板のｃ軸（即ち、結晶主軸）が、電気光学結晶基板に対して垂直であってもよい。即ち、電気光学結晶基板は、ｚカットの基板であってもよい。この場合、複合基板は、リッジ部の頂上面に設けられた第１の電極と、電気光学結晶基板の表面のうちのリッジ部の部分を除いた範囲に設けられた第２の電極とをさらに備えてもよい。これらの第１及び第２の電極は、複合基板から製造された電気光学素子において、リッジ型光導波路へ電気信号（即ち、電界）を加える電極として利用することができる。

【0059】

電気光学結晶基板がリッジ部を有する実施形態では、不純物を含有する光導波路領域が、リッジ部の長手方向に沿って形成されていてもよい。このような構成によると、リッジ部を変更することなく、不純物をドーピングする領域を変更することによって、所望の光導波路を容易に形成することができる。

【0060】

以下では、本発明の代表的かつ非限定的な具体例について、図面を参照して詳細に説明する。この詳細な説明は、本発明の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。また、以下に開示される追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善された複合基板、並びにそれらの使用及び製造方法を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。

【0061】

また、以下の詳細な説明で開示される特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本発明を実施する際に必須のものではなく、特に本発明の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記及び下記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本発明の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。

【0062】

本明細書及び／又はクレームに記載された全ての特徴は、実施例及び／又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。

【実施例】

【0063】

図面を参照して、実施例の複合基板１０とその製造方法について説明する。本実施例の複合基板１０は、例えば光変調器といった、各種の電気光学素子に採用することができる。図１に示すように、本実施例の複合基板１０は、いわゆるウエハの形態で製造され、電気光学素子の製造者へ提供される。一例ではあるが、複合基板１０の直径は、およそ１０センチ（４インチ）である。通常、一枚の複合基板１０から、複数の電気光学素子が製造される。なお、複合基板１０は、ウエハの形態に限定されず、様々な形態で製造され、提供されてもよい。

【0064】

図１、図２に示すように、複合基板１０は、電気光学結晶基板１２と、支持基板１４と、低屈折率層１６と、アモルファス層１８とを備える。電気光学結晶基板１２は、低屈折率層１６及びアモルファス層１８を介して、支持基板１４に接合されている。これらの基板１２、１４及び層１６、１８は、複合基板１０の全体に亘って、互いに平行に広がっている。

【0065】

電気光学結晶基板１２は、外部に露出する上面１２ａと、複合基板１０内に位置する下面１２ｂとを有する。電気光学結晶基板１２の一部又は全部は、複合基板１０から製造される電気光学素子において、光を伝える光導波路となる。電気光学結晶基板１２は、電気光学効果を有する材料の結晶で構成されている。詳しくは、電気光学結晶基板１２に電界が印加されると、電気光学結晶基板１２の屈折率が変化する。特に、電気光学結晶基板１２のｃ軸に沿って電界が印加されると、電気光学結晶基板１２の屈折率は大きく変化する。ここで、電気光学結晶基板１２のｃ軸は、電気光学結晶基板１２に平行であってもよい。即ち、電気光学結晶基板１２は、例えばｘカット又はｙカットの基板であってもよい。あるいは、電気光学結晶基板１２のｃ軸は、電気光学結晶基板１２に垂直であってもよい。即ち、電気光学結晶基板１２は、例えばｚカットの基板であってもよい。電気光学結晶基板１２の厚みＴ１２は、特に限定されないが、例えば０．１マイクロメートル以上であって、１０マイクロメートル以下であってよい。

【0066】

電気光学結晶基板１２を構成する材料は、特に限定されないが、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３：ＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３：ＬＴ）、チタン酸リン酸カリウム（ＫＴｉＯＰＯ_４：ＫＴＰ）、ニオブ酸カリウム・リチウム（Ｋ_ｘＬｉ_{（１－ｘ）}ＮｂＯ_２：ＫＬＮ）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３：ＫＮ）、タンタル酸・ニオブ酸カリウム（ＫＮｂ_ｘＴａ_{（１－ｘ）}Ｏ_３：ＫＴＮ）、ニオブ酸リチウムとタンタル酸リチウムとの固溶体のいずれかであってよい。なお、電気光学結晶基板１２は、屈折率に加えて、又は代えて、他の光学定数を変化させる電気光学効果を有してもよい。

【0067】

支持基板１４は、複合基板１０内に位置する上面１４ａと、外部に露出する下面１４ｂとを有する。支持基板１４には、電気光学結晶基板１２が接合されている。支持基板１４は、複合基板１０の強度を高めるために設けられており、これによって、電気光学結晶基板１２の厚みを薄くすることができる。支持基板１４は、特に限定されないが、例えばシリコン（Ｓｉ）、ガラス、サイアロン（Ｓｉ_３Ｎ_４－Ａｌ_２Ｏ_３）、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２，２Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、サファイア、石英、水晶、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）のうちのいずれかの基板であってよい。なお、複合基板１０の熱変形（特に反り）を抑制するために、支持基板１４を構成する材料の線膨張係数は、電気光学結晶基板１２を構成する材料の線膨張係数に近いほどよい。特に限定されないが、支持基板２４を構成する材料の線膨張係数は、電気光学結晶基板１２を構成する材料の線膨張係数の±５０パーセント以内であるとよい。

【0068】

低屈折率層１６は、電気光学結晶基板１２とアモルファス層１８との間に位置しており、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに沿って設けられている。低屈折率層１６は、電気光学結晶基板１２よりも低い屈折率を有する。これにより、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂ（即ち、低屈折率層１６に接する界面）では、電気光学結晶基板１２を伝わる光が全反射されやすく、電気光学結晶基板１２から漏れ出すことが抑制される。低屈折率層１６は、特に限定されないが、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）及びフッ化カルシウム（ＭｇＦ_２）のうちの少なくとも一つで構成されていてもよい。低屈折率層１６の厚みＴ１６は、特に限定されないが、例えば０．１マイクロメートル以上であって、１０マイクロメートル以下であってもよい。

【0069】

一般に、屈折率は誘電率の平方根に比例する。低屈折率層１６の屈折率は、電気光学結晶基板１２の屈折率よりも低いことから、低屈折率層１６の誘電率は、電気光学結晶基板１２の誘電率よりも低い。従って、複合基板１０が低屈折率層１６を備えていると、複合基板１０から製造された電気光学素子において、速度整合条件を満足させることや、特性インピーダンスを調整することが容易になる。また、浮遊容量や誘電損失が低減できることから、電気光学素子の高速での動作や低電圧化が可能となる。

【0070】

アモルファス層１８は、低屈折率層１６と支持基板１４との間に位置している。アモルファス層１８は、アモルファス構造を有しており、アモルファス層１８に上方から接する低屈折率層１６を構成する元素と、アモルファス層１８に下方から接する支持基板１４を構成する元素とで構成されている。アモルファス層１８の厚みＴ１８は、特に限定されないが、０．１ナノメートル以上であって、１００ナノメートル以下であってよい。後述するように、複合基板１０は、低屈折率層１６が成膜された電気光学結晶基板１２に、支持基板１４を直接接合することによって、製造することができる。アモルファス層１８は、この直接接合において生成される層であり、低屈折率層１６及び支持基板１４の原子がそれぞれ拡散することによって形成される。従って、アモルファス層１８の上面１８ａ（即ち、低屈折率層１６に接する界面）、及び、アモルファス層１８の下面１８ｂ（即ち、支持基板１４に接する界面）は、必ずしも平坦ではない。

【0071】

一般に、直接接合に起因するアモルファス層は、その上下に位置する材料を構成する元素から構成され、結晶性がなく、外部から異なる元素が取り込まれることもあり、光学特性が上下に位置する材料と異なる。またアモルファス層の界面が平坦でなく、光学的に吸収や散乱が生じ得る。このため、仮に、アモルファス層１８が電気光学結晶基板１２へ直接接触していると、電気光学結晶基板１２を伝わる光が、アモルファス層１８によって減衰する。これに対して、本実施例の複合基板１０では、アモルファス層１８と電気光学結晶基板１２との間に低屈折率層１６が介在しており、アモルファス層１８が電気光学結晶基板１２に接していない。従って、電気光学結晶基板１２を伝わる光が、アモルファス層１８やこの上面１８ａで散乱されることがない。加えて、電気光学結晶基板１２に接する低屈折率層１６は、電気光学結晶基板１２よりも屈折率が低いことから、光ファイバにおけるクラッドのように、電気光学結晶基板１２を伝わる光の漏出を抑制し、光導波路伝搬することができる。

【0072】

以上のように、本実施例の複合基板１０では、電気光学結晶基板１２が支持基板１４によって補強されているので、電気光学結晶基板１２の厚みＴ１２を比較的に小さくすることができる。また、低屈折率層１６により光の閉じ込め効果に優れた光導波路構造を形成することができるので、不純物がドープされていない高品質なバルク結晶中で光を伝搬させることができる。さらに、電気光学結晶基板１２と支持基板１４との間は、接着剤を用いることなく直接接合されているので、接着剤の変質及び変形がなく、高い信頼性を有している。また、接着剤による誘電損失もない。そして、直接接合に起因するアモルファス層１８は、低屈折率層１６によって電気光学結晶基板１２から隔てられているので、電気光学結晶基板１２を伝わる光は、損失なく出力側へ伝搬されることができる。

【0073】

次に、図３－図５を参照して、複合基板１０の製造方法について説明する。先ず、図３に示すように、電気光学結晶基板１２を用意する。電気光学結晶基板１２は、ｘカット又はｙカットの基板（ｃ軸が基板に平行）であってもよい。また、分極反転部が形成される場合、電気光学結晶基板１２は、ｃ軸が基板の水平面と１０°以内の角度を成すオフセット基板であってもよい。あるいは、ｚカットの基板（ｃ軸が基板に垂直）であってもよい。次に、図４に示すように、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに、低屈折率層１６を成膜する。低屈折率層１６の成膜は、特に限定されないが、蒸着（物理蒸着又は化学蒸着）によって行うことができる。なお、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂは、電気光学結晶基板１２の一方の主表面である。次に、図５に示すように、支持基板１４を用意し、低屈折率層１６が成膜された電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに、支持基板１４を直接接合する。このとき、支持基板１４と低屈折率層１６との間に、前述したアモルファス層１８が形成される。これにより、図１、図２に示す複合基板１０が製造される。

【0074】

上記した直接接合について、具体的な手順や加工条件は特に限定されない。互いに接合される層又は基板の各材料に応じて、適宜定めることができる。一例ではあるが、本実施例の製造方法では、先ず、高真空チャンバー内（例えば、１×１０^－６パスカル程度）において、各接合面に中性化ビームを照射する。これより、各接合面が活性化される。次いで、真空雰囲気で、活性化された接合面同士を接触させ、常温で接合する。この接合時の荷重は、例えば、１００～２００００ニュートンとすることができる。この製造方法において、中性化ビームによる表面活性化を行う際には、チャンバーに不活性ガスを導入し、チャンバー内に配置した電極へ、直流電源から高電圧を印加する。これにより、電極（正極）とチャンバー（負極）との間に生じる電界により、電子が運動して、不活性ガスによる原子とイオンのビームが生成される。グリッドに達したビームのうち、イオンビームはグリッドで中和されるので、中性原子のビームが高速原子ビーム源から出射される。ビームを構成する原子種は、不活性ガス元素（例えば、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ）等）が好ましい。ビーム照射による活性化時の電圧は０．５～２．０キロボルト、電流は５０～２００ミリアンペアとすることができる。

【0075】

図６に示すように、複合基板１０には、電気光学結晶基板１２に電界を形成するための電極３２、３４が、電気光学結晶基板１２の上面１２ａに設けられてもよい。電極３２、３４を構成する材料は、導電体であればよく、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、プラチナ（Ｐｔ）といった金属であってよい。電極３２、４４は、電気光学結晶基板１２と接触する下地層（最下層）として、電極３２、３４のはがれやマイグレーションを防止するために、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）等の層を有してもよい。電極３２、３４の数、位置、形状については、特に限定されない。例えば、電極３２、３４の数については、複合基板１０から製造される電気光学素子の数や、各々の電気光学素子が必要とする電極３２、３４の数に応じて、適宜定めることができる。複合基板１０に電極３２、３４が予め設けられていると、電気光学素子の製造者は、複合基板１０から電気光学素子を容易に製造することができる。図６に示す電極３２、３４は、後述する他の実施例の複合基板１０ａ－１０ｊにも、同様に設けることができる。

【0076】

加えて、又は代えて、電気光学結晶基板１２内には、不純物をドーピングすることによって、光導波路領域３６が設けられてもよい。電気光学結晶基板１２では、チタン又は亜鉛といった特定の不純物をドーピングすることで、屈折率を選択的に（即ち、局所的に）高めることができ、これによって光導波路領域３６を形成することができる。光導波路領域３６の数、位置、形状についても、特に限定されない。例えば、光導波路領域３６の数については、複合基板１０から製造される電気光学素子の数や、各々の電気光学素子が必要とする光導波路領域３６の数に応じて、適宜定めることができる。複合基板１０に光導波路領域３６が予め設けられていると、電気光学素子の製造者は、複合基板１０から電気光学素子を容易に製造することができる。図６に示す光導波路領域３６は、後述する他の実施例の複合基板１０ａ－１０ｊにも、同様に設けることができる。

【0077】

図７に示すように、電気光学結晶基板１２の上面１２ａには、リッジ部１３が形成されてもよい。リッジ部１３は、上面１２ａに沿って細長く延びる突出部である。リッジ部１３は、複合基板１０が製造される電気光学素子において、リッジ型光導波路を構成する。複合基板１０にリッジ部１３が予め形成されていると、リッジ型光導波路を必要とする電気光学素子の製造を、容易に行うことができる。リッジ部１３の幅Ｗは、特に限定されないが、１マイクロメートル以上であって、１０マイクロメートル以下であってよい。リッジ部１３の高さＴＲについても、特に限定されないが、電気光学結晶基板１２の厚みＴ１２の１０パーセント以上であって、９５パーセント以下であってよい。リッジ部１３の数、位置、形状についても、特に限定されない。一例ではあるが、複合基板１０がマッハツェンダー型の電気光学変調器の製造に用いられるときは、少なくとも一部が平行に延びる二つのリッジ部１３が形成されるとよい。図７に示すリッジ部１３は、後述する他の実施例の複合基板１０ａ－１０ｊにも、同様に設けることができる。

【0078】

図８に示すように、リッジ部１３を有する複合基板１０には、第１の電極４２及び第２の電極４４がさらに設けられてもよい。ここで、電気光学結晶基板１２のｃ軸（ｃ－ａｘｉｓ）が、電気光学結晶基板１２に対して平行である場合、第１の電極４２はリッジ部１３の一方の側面１３ａに設けられるとよい。そして、第２の電極４４は、リッジ部１３の他方の側面１３ｂに設けられ、リッジ部１３を挟んで第１の電極４２に対向するとよい。このような構成によると、電気光学素子において光導波路となるリッジ部１３に対して、第１の電極４２及び第２の電極４４はｃ軸と平行に電界を印加することができる。第１の電極４２及び第２の電極４４を構成する材料は、導電体であればよく、例えば金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）といった金属であってよい。電極４２、４４は、電気光学結晶基板１２と接触する下地層（最下層）として、電極４２、４４のはがれやマイグレーションを防止するために、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）等の層を有してもよい。また、第１の電極４２と電気光学結晶基板１２や、第２の電極４４と電気光学結晶基板１２との間には、電気光学結晶基板１２よりも屈折率の低い低屈折率膜が設けられてもよい。このような低屈折率膜は、クラッド層として機能し、リッジ部１３を伝わる光の損失を抑制することができる。図８に示す第１の電極４２及び第２の電極４４は、リッジ部１３と共に、後述する他の実施例の複合基板１０ａ－１０ｊにも、同様に設けることができる。

【0079】

図９に示すように、電気光学結晶基板１２のｃ軸（ｃ－ａｘｉｓ）は、電気光学結晶基板１２に対して垂直であってもよい。この場合でも、電気光学結晶基板１２の上面１２ａには、リッジ部１３が形成されてもよい。また、電気光学結晶基板１２の上面１２ａには、第１の電極５２及び第２の電極５４が設けられてもよい。但し、第１の電極５２は、リッジ部１３の頂上面１３ｃに設けられるとよく、第２の電極５４は、電気光学結晶基板１２の上面１２ａのうちのリッジ部１３の部分を除いた範囲に設けられるとよい。このような構成によると、電気光学素子において光導波路となるリッジ部１３に対して、第１の電極５２及び第２の電極５４はｃ軸と平行に電界を印加することができる。図９に示す第１の電極５２及び第２の電極５４は、リッジ部１３と共に、後述する他の実施例の複合基板１０ａ－１０ｊにも、同様に設けることができる。なお、複合基板１０ａ－１０ｊが導電層２０、２０’を備える場合、導電層２０、２０’を第２の電極５４の代わりに利用することもできる。この場合、第２の電極５４は必ずしも必要とされず、省略することができる。

【0080】

（実施例２）図１０、１１を参照して、実施例２の複合基板１０ａについて説明する。図１０に示すように、実施例２の複合基板１０ａは第１導電層２０をさらに備えており、この点において実施例１の複合基板１０と相違する。第１導電層２０は、低屈折率層１６とアモルファス層１８との間に位置しており、アモルファス層１８に上方から接している。従って、本実施例におけるアモルファス層１８は、第１導電層２０を構成する元素と、支持基板１４を構成する元素とで構成されている。第１導電層２０は、複合基板１０ａから製造された電気光学素子において、電気光学結晶基板１２へ電気信号（即ち、電界）を加える電極として利用することができる。あるいは、第１導電層２０は、電気光学素子から電界が漏れ出ることを抑制するシールドとして利用することができる。

【0081】

第１導電層２０を構成する材料は、導電体であればよく、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、又は、それらのうちの少なくとも二つを含む合金の層を有してよい。第１導電層２０は、単層構造であってもよいし、多層構造を有してもよい。第１導電層２０は、低屈折率層１６と接触する下地層として、第１導電層２０のはがれやマイグレーションを防止するために、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）等の層を有してもよい。第１導電層２０の厚みＴ２０は、特に限定されないが、０．０５マイクロメートル以上であって、５マイクロメートル以下であってよい。

【0082】

図１１に示すように、本実施例の複合基板１０ａについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。但し、本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂには、低屈折率層１６と第１導電層２０とが形成される。低屈折率層１６は、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂ上に成膜され、第１導電層２０は、低屈折率層１６上に成膜される。従って、本実施例における直接接合は、第１導電層２０と支持基板１４との間で実施される。この場合、第１導電層２０の表層２０ａは、白金で構成されていてもよい。白金は直接接合に適した材料である。そのことから、第１導電層２０の表層２０ａが白金で構成されていていると、第１導電層２０が成膜された電気光学結晶基板１２を、支持基板１４に対して良好に直接接合することができる。なお、第１導電層２０の成膜は、例えばスパッタリングや蒸着（物理蒸着又は化学蒸着）によって行うことができる。

【0083】

（実施例３）図１２、１３を参照して、実施例３の複合基板１０ｂについて説明する。図１２に示すように、実施例３の複合基板１０ｂは第１接合層２２をさらに備えており、この点において実施例２の複合基板１０ｂと相違する。第１接合層２２は、第１導電層２０とアモルファス層１８との間に位置しており、アモルファス層１８に上方から接している。従って、本実施例におけるアモルファス層１８は、第１接合層２２を構成する元素と、支持基板１４を構成する元素とで構成されている。

【0084】

第１接合層２２を構成する材料は、特に限定されないが、例えば酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、シリコン（Ｓｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）といった、直接接合に適した材料であるとよい。第１接合層２２の厚みＴ２２は、特に限定されないが、０．０１マイクロメートル以上であって、０．５マイクロメートル以下であってよい。第１接合層２２は、第１導電層２０によって電気光学結晶基板１２から隔てられているので、複合基板１０ｂの特性に対して実質的な影響を与えない。

【0085】

図１３に示すように、本実施例の複合基板１０ｂについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。但し、本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに、低屈折率層１６と第１導電層２０と第１接合層２２とが形成される。低屈折率層１６は、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂ上に成膜され、第１導電層２０は、低屈折率層１６上に成膜される。そして、第１接合層２２は、第１導電層２０上に成膜される。従って、本実施例における直接接合は、第１接合層２２と支持基板１４との間で実施される。第１接合層２２は、直接接合に適した材料で構成されているので、第１接合層２２が成膜された電気光学結晶基板１２を、支持基板１４に対して良好に直接接合することができる。なお、第１接合層２２の成膜は、特に限定されないが、スパッタリングや蒸着（物理蒸着又は化学蒸着）によって行うことができる。

【0086】

（実施例４）図１４、１５を参照して、実施例４の複合基板１０ｃについて説明する。図１４に示すように、実施例４の複合基板１０ｃは第２接合層２２’をさらに備えており、この点において実施例３の複合基板１０ｃと相違する。第２接合層２２’は、アモルファス層１８と支持基板１４との間に位置しており、アモルファス層１８に下方から接している。従って、本実施例におけるアモルファス層１８は、第１接合層２２を構成する元素と、第２接合層２２’を構成する元素とで構成されている。

【0087】

第２接合層２２’を構成する材料は、特に限定されないが、例えば酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、シリコン（Ｓｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）といった、直接接合に適した材料であるとよい。第２接合層２２’の厚みＴ２２’は、特に限定されないが、０．０１マイクロメートル以上であって、０．５マイクロメートル以下であってよい。第２接合層２２’は、第１導電層２０によって電気光学結晶基板１２から隔てられているので、複合基板１０ｂの特性に対して実質的な影響を与えない。

【0088】

図１５に示すように、本実施例の複合基板１０ｃについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。但し、本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、支持基板１４の上面１４ａに、第２接合層２２’が成膜される。なお、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに、実施例３と同様に、低屈折率層１６と第１導電層２０と第１接合層２２とが形成される。従って、本実施例における直接接合は、第１接合層２２と第２接合層２２’との間で実施される。第１接合層２２及び第２接合層２２’は、直接接合に適した材料で構成されているので、第１接合層２２が成膜された電気光学結晶基板１２を、第２接合層２２’が成膜された支持基板１４に対して、良好に直接接合することができる。なお、第２接合層２２’の成膜についても、第１接合層２２と同様に、蒸着（物理蒸着又は化学蒸着）によって行うことができる。

【0089】

（実施例５）図１６、１７を参照して、実施例５の複合基板１０ｄについて説明する。図１６に示すように、実施例５の複合基板１０ｄは第１導電層２０を備えておらず、この点において実施例３の複合基板１０ｃと相違する。即ち、第１導電層２０は、必ずしも必要とされない。図１７に示すように、本実施例の複合基板１０ｄについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに、低屈折率層１６と第１接合層２２とが形成される。低屈折率層１６は、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂ上に成膜され、第１接合層２２は、低屈折率層１６上に成膜される。従って、本実施例における直接接合は、第１接合層２２と支持基板１４との間で実施される。

【0090】

（実施例６）図１８、１９を参照して、実施例６の複合基板１０ｅについて説明する。図１８に示すように、実施例６の複合基板１０ｅは、第２接合層２２’をさらに備えており、この点において実施例５の複合基板１０ｄと相違する。言い換えると、本実施例の複合基板１０ｅは、第１導電層２０を備えておらず、この点において実施例４の複合基板１０ｅと相違する。図１９に示すように、本実施例の複合基板１０ｅについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに、低屈折率層１６と第１接合層２２とが形成される。また、支持基板１４の上面１４ａに、第２接合層２２’が成膜される。従って、本実施例における直接接合は、第１接合層２２と第２接合層２２’との間で実施される。

【0091】

（実施例７）図２０、２１を参照して、実施例７の複合基板１０ｆについて説明する。図２０に示すように、実施例７の複合基板１０ｆは第２導電層２０’をさらに備えており、この点において実施例１の複合基板１０と相違する。第２導電層２０’は、アモルファス層１８と支持基板１４との間に位置しており、アモルファス層１８に下方から接している。従って、本実施例におけるアモルファス層１８は、低屈折率層１６を構成する元素と、第２導電層２０’を構成する元素とで構成されている。第２導電層２０’は、複合基板１０ｆから製造された電気光学素子において、電気光学結晶基板１２へ電気信号（即ち、電界）を加える電極として利用することができる。あるいは、第２導電層２０’は、電気光学素子から電界が漏れ出ることを抑制するシールドとして利用することができる。

【0092】

第２導電層２０’を構成する材料は、導電体であればよく、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、又は、それらのうちの少なくとも二つを含む合金の層を有してよい。第２導電層２０’は、単層構造であってもよいし、多層構造を有してもよい。第２導電層２０’は、支持基板１４と接触する下地層として、第２導電層２０’のはがれやマイグレーションを防止するために、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）等の層を有してもよい。第２導電層２０’の厚みＴ２０’は、特に限定されないが、０．０５マイクロメートル以上であって、５マイクロメートル以下であってよい。

【0093】

図２１に示すように、本実施例の複合基板１０ｆについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。但し、本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、支持基板１４の上面１４ａに第２導電層２０’が成膜される。電気光学結晶基板１２の下面１２ｂには、実施例１と同様に、低屈折率層１６が成膜される。従って、本実施例における直接接合は、低屈折率層１６と第２導電層２０’との間で実施される。この場合、第２導電層２０’の表層２０ａ’は、白金で構成されていてもよい。前述したように、白金は直接接合に適した材料である。そのことから、第２導電層２０’の表層２０ａ’が白金で構成されていていると、電気光学結晶基板１２を、第２導電層２０’が成膜された支持基板１４に対して、良好に直接接合することができる。なお、第２導電層２０’の成膜は、例えばスパッタリングや蒸着（物理蒸着又は化学蒸着）によって行うことができる。

【0094】

（実施例８）図２２、２３を参照して、実施例８の複合基板１０ｇについて説明する。図２２に示すように、実施例８の複合基板１０ｇは第２低屈折率層１６’をさらに備えており、この点において実施例７の複合基板１０ｆと相違する。第２低屈折率層１６’は、低屈折率層１６と同様に、電気光学結晶基板１２よりも低い屈折率を有する。第２低屈折率層１６’は、アモルファス層１８と支持基板１４との間に位置しており、アモルファス層１８に下方から接している。従って、本実施例におけるアモルファス層１８は、低屈折率層１６を構成する元素と、第２低屈折率層１６’を構成する元素とで構成されている。第２低屈折率層１６’の厚みＴ１６’は、特に限定されないが、例えば０．１マイクロメートル以上であって、１０マイクロメートル以下であってもよい。

【0095】

第２低屈折率層１６’は、特に限定されないが、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）及びフッ化カルシウム（ＭｇＦ_２）のうちの少なくとも一つで構成されていてもよい。第２低屈折率層１６’を構成する材料は、低屈折率層１６を構成する材料と同じであってもよい。あるいは、第２低屈折率層１６’を構成する材料は、低屈折率層１６を構成する材料とは異なってもよい。前述したように、屈折率は誘電率の平方根に比例する。第２低屈折率層１６’の屈折率は、電気光学結晶基板１２の屈折率よりも低いことから、第２低屈折率層１６’の誘電率は、電気光学結晶基板１２の誘電率よりも低い。従って、複合基板１０が第２低屈折率層１６’を備えていると、複合基板１０から製造された電気光学素子において、速度整合条件を満足させることや、特性インピーダンスを調整することが容易になる。また、浮遊容量や誘電損失が低減できることから、電気光学素子の高速での動作や低電圧化が可能となる。

【0096】

図２３に示すように、本実施例の複合基板１０ｇについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、支持基板１４の上面１４ａに第２導電層２０’と第２低屈折率層１６’とが形成される。第２導電層２０’は、支持基板１４の上面１４ａ上に成膜され、第２低屈折率層１６’は、第２導電層２０’上に成膜される。電気光学結晶基板１２の下面１２ｂには、実施例１と同様に、低屈折率層１６が成膜される。従って、本実施例における直接接合は、低屈折率層１６と第２低屈折率層１６’との間で実施される。なお、第２低屈折率層１６’の成膜は、低屈折率層１６と同様に、スパッタリングや蒸着（物理蒸着又は化学蒸着）によって行うことができる。

【0097】

（実施例９）図２４、２５を参照して、実施例９の複合基板１０ｈについて説明する。図２４に示すように、実施例９の複合基板１０ｈは、第１接合層２２と第２接合層２２’とをさらに備えており、この点において実施例８の複合基板１０ｇと相違する。第１接合層２２は、低屈折率層１６とアモルファス層１８との間に位置しており、アモルファス層１８に上方から接している。第２接合層２２’は、アモルファス層１８と第２低屈折率層１６’との間に位置しており、アモルファス層１８に下方から接している。従って、本実施例におけるアモルファス層１８は、第１接合層２２を構成する元素と、第２接合層２２’を構成する元素とで構成されている。

【0098】

前述したように、第１接合層２２と第２接合層２２’とのそれぞれは、例えば酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、シリコン（Ｓｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）といった、直接接合に適した材料で構成されることができる。第１接合層２２と第２接合層２２’は、同じ材料で構成されてもよいし、異なる材料で構成されてもよい。第１接合層２２と第２接合層２２’の厚みＴ２２、Ｔ２２’は、特に限定されないが、０．０１マイクロメートル以上であって、０．５マイクロメートル以下であってよい。第１接合層２２と第２接合層２２’の厚みＴ２２、Ｔ２２’は、同じであってもよいし、異なってもよい。

【0099】

図２５に示すように、本実施例の複合基板１０ｈについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに、低屈折率層１６と第１接合層２２とが形成される。低屈折率層１６は、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂ上に成膜され、第１接合層２２は、低屈折率層１６上に成膜される。支持基板１４の上面１４ａには、第２導電層２０’と第２低屈折率層１６’と第２接合層２２’が形成される。第２導電層２０’は、支持基板１４の上面１４ａ上に成膜され、第２低屈折率層１６’は、第２導電層２０’上に成膜される。そして、第２接合層２２’が、第２低屈折率層１６’上に成膜される。従って、本実施例における直接接合は、第１接合層２２と第２接合層２２’との間で実施される。第１接合層２２及び第２接合層２２’の成膜は、スパッタリングや蒸着（物理蒸着又は化学蒸着）によって行うことができる。

【0100】

（実施例１０）図２６、２７を参照して、実施例１０の複合基板１０ｉについて説明する。図２６に示すように、実施例１０の複合基板１０ｉは、第２導電層２０’を備えておらず、この点において実施例９の複合基板１０ｈと相違する。即ち、第２導電層２０’は、必ずしも必要とされない。図２７に示すように、本実施例の複合基板１０ｉについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに、低屈折率層１６と第１接合層２２とが形成される。低屈折率層１６は、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂ上に成膜され、第１接合層２２は、低屈折率層１６上に成膜される。支持基板１４の上面１４ａには、第２低屈折率層１６’と第２接合層２２’とが形成される。第２低屈折率層１６’は、支持基板１４の上面１４ａ上に成膜され、第２接合層２２’は、第２低屈折率層１６’上に成膜される。従って、本実施例における直接接合は、第１接合層２２と第２接合層２２’との間で実施される。

【0101】

（実施例１１）図２８、２９を参照して、実施例１１の複合基板１０ｊについて説明する。図２８に示すように、実施例１１の複合基板１０ｊは、第１接合層２２及び第２接合層２２’を備えておらず、この点において実施例１０の複合基板１０ｉと相違する。即ち、第１接合層２２及び第２接合層２２’は、必ずしも必要とされない。図２９に示すように、本実施例の複合基板１０ｊについても、電気光学結晶基板１２を支持基板１４に直接接合することによって、製造することができる。本実施例の製造方法では、直接接合を実施するのに先立って、電気光学結晶基板１２の下面１２ｂに低屈折率層１６が成膜され、支持基板１４の上面１４ａに第２低屈折率層１６’が成膜される。従って、本実施例における直接接合は、低屈折率層１６と第２低屈折率層１６’との間で実施される。

【符号の説明】

【0102】

１０：複合基板
１２：電気光学結晶基板
１３：リッジ部
１４：支持基板
１６：低屈折率層
１６’第２低屈折率層
１８：アモルファス層
２０：第１導電層
２０’：第２導電層
２２：第１接合層
２２’：第２接合層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】