FR3041116A1 - Modulateur electro-optique integre - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un modulateur de phase électro-optique (31) comprenant un guide d'onde (33) comportant une bande de silicium monocristallin (35) dopé d'un premier type de conductivité reposant sur un support isolant (37) et surmontée d'une bande de silicium polycristallin (41) dopé du deuxième type de conductivité, lesdites bandes étant séparées l'une de l'autre par une couche d'interface isolante (43), chacune des bandes se prolongeant latéralement par une extension (47, 53) comprenant une première portion (49, 55) dont la face supérieure est au niveau de la face supérieure de la bande de silicium polycristallin et est revêtue d'un contact électrique (61, 63), et une deuxième portion (51, 57) s'étendant de la bande à la première portion, la deuxième portion de l'extension de la bande de silicium monocristallin étant moins épaisse que la bande de silicium monocristallin.
Description
MODULATEUR ÉLECTRO-OPTIQUE INTÉGRÉ
Domaine
La présente demande concerne un modulateur électrooptique et son procédé de fabrication.
Exposé de l'art antérieur
Les modulateurs électro-optiques sont des dispositifs utilisés dans des systèmes de transmission optique pour faire varier la phase ou l'amplitude d'un faisceau laser. Les variations de phase ou d'amplitude du faisceau laser permettent de coder des informations qui sont alors transmises par l'intermédiaire du faisceau laser. Des modulateurs de phase peuvent être utilisés dans des systèmes de modulation d'amplitude d'un faisceau laser, par exemple des modulateurs de type Mach-Zehnder.
La figure IA est une reproduction partielle et schématique de la figure 3.1.A de la thèse de Xiaotie Wu intitulée "High performance optical transmitter for next génération superconducting and data communication" et accessible à l'adresse http://repository.upenn.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1978&con text=edissertations. Cette figure représente un exemple de modulateur d'amplitude électro-optique de type Mach-Zehnder.
Le modulateur de type Mach-Zehnder 1 comprend un premier guide d'onde 3 se séparant en deux guides d'ondes, ou bras, 5 et 7 de même longueur, les bras 5 et 7 se rejoignant ensuite en un guide d'onde 9. Dans chacun des bras 5 et 7 est inséré un modulateur de phase électro-optique 11. Les guides d'onde 3, 5, 7 et 9 sont en silicium et sont réalisés à partir d'une couche de silicium de type SOI ("Silicon On Insulator" - silicium sur isolant).
En fonctionnement, un faisceau laser d'entrée est injecté dans le guide d'onde 3. Le faisceau laser d'entrée est ensuite séparé en un premier faisceau laser secondaire se propageant dans le bras 5 et en un deuxième faisceau laser secondaire, de même phase et de même amplitude que le premier, se propageant dans le bras 7. Le modulateur de phase 11 de l'un et/ou l'autre des bras 5 et 7 permet d'introduire un déphasage entre les deux faisceaux secondaires. Ainsi, lorsque les deux faisceaux secondaires sont réunis en un même faisceau de sortie dans le guide d'onde 9, il se produit des interférences optiques, d'où il résulte une modulation de l'amplitude du faisceau de sortie.
La figure IB est une reproduction partielle et schématique de la figure 3.1.B de la thèse susmentionnée. La figure IB est une vue en coupe selon le plan BB de la figure IA représentant un exemple de modulateur de phase électro-optique de type SISCAP ("Silicon Insulator Silicon CAPacitor" - condensateur-silicium-isolant-silicium) .
Le modulateur de phase 11 comprend une bande de silicium monocristallin 13 dopé d'un premier type de conductivité. La bande 13 repose sur une couche isolante (non représentée) elle-même reposant sur un substrat (non représenté) et constitue une partie d'une couche de type SOI. Le modulateur 11 comprend, en outre, une bande de silicium polycristallin 15 dopé du deuxième type de conductivité. Une portion 17 de la bande 15 recouvre une portion 19 de la bande 13, les portions 17 et 19 étant séparées l'une de l'autre par une couche d'interface en un matériau diélectrique (non représentée) ce qui forme un condensateur. Chacune des bandes 13 et 15 est couplée à un contact électrique, respectivement 21 et 22. L'ensemble des bandes 13 et 15 est encapsulé dans un matériau diélectrique (non représenté) dont l'indice optique est inférieur à celui des bandes 13 et 15. Les portions 17 et 19 forment ainsi un guide d'onde 23 adapté à propager un faisceau laser selon une direction orthogonale au plan de la feuille.
Le modulateur de phase est fabriqué par dépôt et gravure d'une couche de silicium polycristallin sur la face supérieure d'une couche de silicium monocristallin revêtue d'une couche d'interface isolante. Il en résulte que la face supérieure de la bande de silicium polycristallin et la face supérieure de la bande de silicium monocristallin ne sont pas au même niveau.
En fonctionnement, la densité de charges dans les portions 17 et 19 est modifiée en appliquant une différence de potentiel entre les contacts 21 et 22. Il en résulte une modification de l'indice optique du guide d'onde et donc un déphasage du faisceau laser se propageant dans le guide d'onde.
Un modulateur du type de celui de la figure IB présente divers inconvénients à au moins certains desquels il serait souhaitable de pallier. Résumé
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un modulateur de phase électro-optique comprenant un guide d'onde comportant une bande de silicium monocristallin dopé d'un premier type de conductivité reposant sur un support isolant et surmontée d'une bande de silicium polycristallin dopé du deuxième type de conductivité, lesdites bandes étant séparées l'une de l'autre par une couche d'interface isolante, chacune des bandes se prolongeant latéralement par une extension comprenant une première portion dont la face supérieure est au niveau de la face supérieure de la bande de silicium polycristallin et est revêtue d'un contact électrique, et une deuxième portion s'étendant de la bande à la première portion, la deuxième portion de l'extension de la bande de silicium monocristallin étant moins épaisse que la bande de silicium monocristallin.
Selon un mode de réalisation, l'extension de la bande de silicium monocristallin s'étend d'un premier côté du guide d'onde et l'extension de la bande de silicium polycristallin s'étend d'un deuxième côté du guide d'onde, opposé au premier côté.
Selon un mode de réalisation, la bande de silicium monocristallin se prolonge latéralement, du côté du guide d'onde opposé à l'extension de la bande de silicium monocristallin, par un prolongement dont l'épaisseur est inférieure à celle de la bande de silicium monocristallin.
Selon un mode de réalisation, le prolongement a la même épaisseur que la deuxième portion de l'extension de la bande de silicium monocristallin.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion de l'extension de la bande de silicium polycristallin est moins épaisse que la bande de silicium polycristallin.
Selon un mode de réalisation, un isolant recouvre l'ensemble de la structure, l'indice optique de l'isolant étant inférieur à celui desdites bandes.
Selon un mode de réalisation, une couche de silicium-germanium est intercalée entre la bande de silicium monocristallin et la couche d'interface isolante.
Selon un mode de réalisation, la couche d'interface isolante est de l'oxyde de silicium dont l'épaisseur est inférieure à 10 nm.
Un autre mode de réalisation prévoit un modulateur d'amplitude électro-optique comprenant un premier guide d'onde se séparant en un deuxième guide d'onde et un troisième guide d'onde, les deuxième et troisième guides d'onde se réunissant en un quatrième guide d'onde, l'un et/ou l'autre des deuxième et troisième guides d'onde comprenant un modulateur de phase électrooptique tel que susmentionné.
Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de fabrication d'un modulateur de phase comprenant les étapes suivantes : a) prévoir une couche de silicium monocristallin dopé d'un premier type de conductivité reposant sur un support isolant ; b) graver une première cavité pénétrant sur une première profondeur dans la couche de silicium monocristallin ; c) définir une bande de silicium monocristallin se prolongeant latéralement d'au moins un côté par une extension en gravant, à partir du fond de la première cavité, une deuxième cavité pénétrant dans la couche de silicium monocristallin sur une deuxième profondeur supérieure à la première profondeur, et une troisième cavité pénétrant dans la couche de silicium monocristallin sur la deuxième profondeur ou jusqu'au support isolant ; d) remplir d'un premier matériau isolant les première, deuxième et troisième cavités jusqu'au niveau supérieur de la couche de silicium ; e) découvrir la face supérieure de la bande en gravant une quatrième cavité dans le premier matériau isolant ; f) former une couche d'interface isolante recouvrant la face supérieure de la bande ; g) remplir la quatrième cavité de silicium polycristallin dopé du deuxième type de conductivité, jusqu'au niveau supérieur de la couche de silicium ; h) recouvrir le silicium polycristallin et monocristallin d'un deuxième matériau isolant ; et i) former des contacts électriques à travers le deuxième matériau isolant jusqu'à une portion de l'extension et une portion du silicium polycristallin dont les faces supérieures sont au niveau supérieur de la couche de silicium.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, après l'étape g), la gravure, au-delà de la bande, d'une cinquième cavité pénétrant sur une partie de l'épaisseur du silicium polycristallin.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend, en outre, entre les étapes e) et f) , la formation d'une couche de silicium germanium par épitaxie à partir de la face supérieure de la bande.
Selon un mode de réalisation, l'étape g) comprend le dépôt de silicium polycristallin suivi d'une gravure aplanissante du silicium polycristallin jusqu'au niveau supérieur de la couche de silicium.
Selon un mode de réalisation, le premier et le deuxième matériau isolant sont identiques.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures IA et IB, décrites précédemment, sont des reproductions partielles des figures 3.1.A et 3.1.B de la thèse susmentionnée ; la figure 2 est une vue en coupe et en perspective représentant schématiquement un mode de réalisation d'un modulateur de phase électro-optique ; et les figures 3A à 3G sont des vues en coupe schématiques d'une structure à des étapes successives d'un procédé de fabrication d'un modulateur du type de celui de la figure 2. Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, le dépôt et la gravure de certaines couches de masquage n'ont pas été décrits. Dans la description qui suit, les termes "supérieur", "inférieur" et "latéral" se réfèrent à l'orientation des éléments concernés dans les figures correspondantes. Sauf précision contraire, l'expression "de l'ordre de" et le terme "sensiblement" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près, lorsqu'ils concernent une valeur, et à 5 nm près, de préférence à 1 nm près, lorsqu'ils concernent un niveau.
La figure 2 est une vue en coupe et en perspective représentant schématiquement un mode de réalisation d'un modulateur de phase électro-optique. La figure 2 correspond à une vue en coupe selon un plan orthogonal à la direction de propagation d'un faisceau laser dans le modulateur.
Le modulateur 31 comprend un guide d'onde 33 comportant une bande de silicium monocristallin 35 dopé d'un premier type de conductivité, dans cet exemple le type P, reposant sur une couche isolante 37 disposée sur un substrat 39. La bande 35 constitue une partie d'une couche de silicium de type SOI. Le guide d'onde 33 comporte, en outre, une bande de silicium polycristallin 41 dopé du deuxième type de conductivité (N) recouvrant toute la surface supérieure de la bande 35. Une couche d'interface isolante 43 et une couche optionnelle de silicium germanium 45 sont intercalées entre les bandes 35 et 41. L'ensemble des bandes 35 et 41 et de la couche d'interface isolante 43 forme ainsi un condensateur. La couche d'interface isolante 43 a une épaisseur inférieure à 10 nm quand elle est en oxyde de silicium, et a une épaisseur correspondante quand elle est en un autre matériau isolant pour tenir compte de la permittivité électrique de cet autre matériau isolant vis-à-vis de celle de l'oxyde de silicium. La bande de silicium monocristallin 35 se prolonge latéralement par une extension 47, à droite sur la figure 2, comprenant une portion 49 dont la face supérieure est sensiblement au niveau de la face supérieure de la bande de silicium polycristallin 41, et une portion 51, moins épaisse que la bande 35, s'étendant de la bande 35 à la portion 49. La bande de silicium polycristallin 41 se prolonge latéralement par une extension 53, à gauche sur la figure 2, comprenant une portion 55 dont la face supérieure est sensiblement au niveau de la face supérieure de la bande 41, et une portion 57 s'étendant de la bande 41 jusqu'à la portion 55. Un isolant 59 s'étend sous l'extension 53 et recouvre les bandes 35 et 41 et les extensions 47 et 53, l'indice optique de l'isolant 59 étant inférieur à celui des bandes de silicium 35 et 41. Des contacts électriques 61 et 63 s'étendent à travers l'isolant jusqu'aux faces supérieures des portions 49 et 55 respectivement. Pour réduire la résistance entre le contact 61 et la bande 35, et entre le contact 63 et la bande 41, la portion 49 est plus fortement dopée du premier type de conductivité (P+) que la bande 35, et la portion 55 est plus fortement dopée du deuxième type de conductivité (N+) que la bande 41.
Dans cet exemple, la bande de silicium monocristallin 35 se prolonge latéralement, du côté opposé à celui de l'extension 47, par une extension, ou prolongement, 65 moins épaisse que la bande 35, par exemple de la même épaisseur que la portion 51 de l'extension 47. Dans une variante, ce prolongement 65 est omis. En outre, la portion 57 de l'extension 53 de la bande de silicium polycristallin 41 est moins épaisse que cette dernière. Dans une variante, la portion 57 a sensiblement la même épaisseur que la portion 55 et la bande 41 de silicium polycristallin.
En fonctionnement, lorsqu'une différence de potentiel est appliquée entre les contacts 61 et 63, la densité de charges dans les bandes 35 et 41 est modifiée, d'où il résulte une variation de l'indice optique du guide d'onde et un déphasage du faisceau laser se propageant dans le guide d'onde.
Selon un avantage, du fait que la bande de silicium monocristallin 35 du guide d'onde 33 est bordée latéralement par une portion 51 et éventuellement par un prolongement 65 ayant des épaisseurs inférieures à celle de la bande 35, le faisceau laser est mieux confiné dans ce guide d'onde 33 que dans un guide d'onde du type de celui de la figure IB. Le confinement du faisceau laser dans le guide d'onde 33 est encore meilleur lorsque, comme cela est représenté en figure 2, l'épaisseur de la portion 57 adjacente à la bande de silicium polycristallin 41 est inférieure à celle de cette bande 41.
Il en résulte que les dimensions d'un modulateur du type de celui de la figure 2 peuvent être diminuées par rapport à celles d'un modulateur du type de celui de la figure IB. En effet, le guide d'onde d'un modulateur du type de celui de la figure IB doit avoir une largeur importante afin que le faisceau laser soit correctement confiné dans le guide d'onde. Par exemple, pour un faisceau laser dont la longueur d'onde est comprise entre 1 et 2 pm, un guide d'onde du type de celui de la figure IB a une largeur d'au moins 800 nm contre 350 nm environ pour un guide d'onde du type de celui de la figure 2.
Les figures 3A à 3G sont des vues en coupe schématiques représentant une structure à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'un modulateur de phase du type de celui de la figure 2.
La figure 3A représente une structure comprenant une couche de silicium monocristallin 71 dopé du premier type de conductivité (P) reposant sur une couche isolante 37 disposée sur un substrat 39. A l'emplacement où l'on souhaite former le modulateur, une cavité 73 a été gravée sur une partie de l'épaisseur de la couche de silicium 71.
La figure 3B représente la structure de la figure 3A après gravure, à partir du fond de la cavité 73, d'une cavité 75 et d'une cavité 77 pénétrant sur une partie de l'épaisseur de la couche de silicium monocristallin 71. Les cavités 75 et 77 sont gravées de manière à définir une bande de silicium monocristallin 35 se prolongeant latéralement par une portion 51 et par une portion 79 moins épaisses que la bande 35, les portions 51 et 79 étant respectivement disposées d'un côté et de l'autre de cette bande 35. Une étape d'implantation peut être réalisée pour qu'une portion 49 de la couche de silicium 71, adjacente à la portion 51, soit fortement dopée du premier type de conductivité (P+). Dans cet exemple, la gravure des cavités 75 et 77 est arrêtée au même niveau et les portions 51 et 79 ont la même épaisseur.
Dans une variante de réalisation, la cavité 77 est gravée jusqu'à la couche isolante 37 de sorte que la bande 35 n'est bordée que par la portion 51.
La figure 3C représente la structure de la figure 3B après une étape optionnelle de gravure d'une partie de la portion 79, jusqu'à la couche isolante 37, de manière à laisser en place un prolongement 65 adjacent à la bande 35. Cette étape n'est pas réalisée si à l'étape de la figure 3B, la cavité 77 est gravée jusqu'à la couche isolante 37, et, dans ce cas le prolongement 65 n'existe pas.
La figure 3D représente la structure de la figure 3C après qu'une couche d'un matériau isolant 59 a été déposée puis retirée par gravure aplanissante, par exemple par polissage mécano-chimique (CMP de l'anglais Chemical-Mecanical Polishing), de manière à recouvrir l'ensemble de la structure et que la surface supérieure du matériau isolant 59 soit plane. A titre d'exemple, l'isolant 59 est de l'oxyde de silicium. La couche isolante 37 sur laquelle est formée la structure peut également être de l'oxyde de silicium.
La figure 3E représente la structure de la figure 3D après le dépôt d'une couche de masquage 81, par exemple en nitrure de silicium, et la gravure d'une cavité 83 dans l'isolant 59 jusqu'à découvrir la face supérieure de la bande 35. Dans cet exemple, la cavité 83 s'étend latéralement entre un flanc sensiblement aligné avec l'un des bords de la bande 35 (à droite sur la figure), et un autre flanc disposé au-delà de la bande de silicium monocristallin 35 (à gauche sur la figure) . Une étape optionnelle d'épitaxie d'une couche de silicium germanium 45 sur la surface supérieure de la bande 35 peut être prévue. Une couche d'interface isolante 43 est ensuite formée de manière à recouvrir toute la surface supérieure de la bande 35, la couche d'interface isolante 43 étant par exemple déposée sur toute la surface exposée de la structure. A titre d'exemple, l'épaisseur de la couche de silicium germanium 45 est comprise entre 5 et 20 nm, par exemple égale à 10 nm, et cette couche 45 peut comprendre de 20 à 40 % de germanium, par exemple 30 %. Cette couche de silicium germanium 45 favorise l'accumulation de charges dans la bande 35 de silicium monocristallin. La couche d'interface isolante 43 peut avoir une épaisseur inférieure à 10 nm, par exemple égale à 3,5 nm, quand elle est en oxyde de silicium. Le matériau de la couche d'interface isolante 43 peut également être du nitrure de silicium, de l'oxynitrure de silicium ou un matériau à forte constante diélectrique tel que de l'oxyde d'hafnium. Dans le cas où la couche d'interface isolante est en un matériau à forte constante diélectrique, son épaisseur pourra être plus importante que dans le cas où elle est en oxyde de silicium.
La figure 3F représente la structure de la figure 3E après une étape de dépôt de silicium polycristallin et une étape de gravure aplanissante ou de polissage mécano-chimique (CMP) du silicium déposé jusqu'à la face supérieure de la couche de silicium monocristallin 71 de manière à remplir la cavité 83 et y former une région 85 de silicium polycristallin. Le silicium polycristallin de la région 85 est dopé du deuxième type de conductivité (N) lors de son dépôt ou lors d'une étape d'implantation ultérieure. Dans l'exemple représenté, une cavité 87 a ensuite été gravée sur une partie de l'épaisseur de la région 85 de silicium polycristallin de manière à y définir une bande 41 se prolongeant latéralement par une portion 57 moins épaisse s'étendant jusqu'à une portion 55 de la région 85. La bande 41 a sensiblement la même épaisseur que la portion 85. La bande 41 a sensiblement la même largeur que la bande 35 de façon à ce que les bandes 35 et 41 définissent un guide d'onde bien délimité latéralement. Comme cela est représenté, une étape d'implantation peut être réalisée pour que la portion 55 soit fortement dopée du deuxième type de conductivité (N+).
Pour simplifier le procédé de fabrication, la gravure de la cavité 87 peut ne pas être effectuée. Dans ce cas, la bande 41 et les portions 55 et 57 ont sensiblement la même épaisseur. Bien entendu, cette simplification entraîne une réduction de la qualité du guide d'onde qui reste néanmoins satisfaisante et supérieure à celle d'un guide d'onde du type de celui de la figure IB.
La figure 3G représente la structure de la figure 3F après le dépôt d'une couche supplémentaire de l'isolant 59 sur la surface exposée de la structure et une étape d'aplanissement de la face supérieure de l'isolant 59 de manière à remplir la cavité 87 et à recouvrir la couche de silicium monocristallin 71 et la région de silicium polycristallin 85. Des contacts électriques 61 et 63 sont alors réalisés à travers l'isolant 59, jusqu'aux faces supérieures des portions 49 et 55, respectivement.
On obtient ainsi un modulateur de phase du type de celui de la figure 2 comprenant un guide d'onde 33 adapté à propager un faisceau laser, et un condensateur adapté à modifier la phase du faisceau laser. Ce modulateur peut être introduit dans un modulateur de type Mach-Zehnder afin de moduler la phase ou l'amplitude d'un faisceau laser. L'épaisseur du guide d'onde 33 est sensiblement égale à celle de la couche 71 de silicium monocristallin de type SOI initiale, et les faces supérieures du guide d'onde 33 et des portions 49 et 55 sont au même niveau. Cela simplifie la réalisation des contacts électriques 61 et 63 du modulateur ainsi que la fabrication d'autres composants à partir de la couche de type SOI 71 par rapport au cas d'un modulateur du type de celui de la figure IB. Cela permet également de simplifier et d'améliorer le couplage d'un guide d'onde formé dans cette couche de type SOI avec le modulateur de la figure 3G par rapport au cas d'un modulateur du type de celui de la figure IB. A titre d'exemple, on considère le cas où la longueur d'onde du faisceau laser à propager est comprise entre 1 et 2 pm, plus particulièrement entre 1,3 et 1,5 pm, ce qui correspond aux longueurs d'onde couramment utilisées dans les systèmes de transmission optique. Dans ce cas, les niveaux de dopage des bandes 35 et 41 peuvent être compris entre 10-*-^ et 10^ at.cm-^ par exemple 10-*-^ at.cm-^ et le modulateur a, par exemple, les dimensions suivantes : une épaisseur de 200 à 400 nm, par exemple comprise entre 300 et 310 nm, pour la couche de silicium de type SOI 71, et donc pour le guide d'onde 33 ; une épaisseur de 0,5 à 2,5 pm, par exemple de l'ordre de 700 nm pour la couche isolante 37 ; une épaisseur de l'ordre de 50 nm pour les portions 51 et 57 et le prolongement 65 ; une épaisseur supérieure à 50 nm, par exemple de l'ordre de 160 nm, pour les bandes 35 et 41, ces dernières ayant sensiblement la même épaisseur de préférence ; et une largeur comprise entre 320 et 600 nm, par exemple 400 nm, pour le guide d'onde 33.
Les modes de réalisation et les variantes décrits précédemment en relation avec les figures 2 à 3G pourront être modifiés par l'homme de l'art. En particulier, les types de conductivité des diverses couches, bandes, portions et régions indiqués précédemment pourront tous être inversés. Les dimensions indiquées à titre d'exemple pourront être adaptées à des technologies particulières.
Bien que l'on ait représenté une bande 41 ayant des bords sensiblement alignés avec ceux de la bande 35, en raison de limitations technologiques lors de la gravure des cavités correspondantes, la bande 41 peut être légèrement plus large ou plus étroite que la bande 35.
Dans le modulateur décrit précédemment, l'extension 47 de la bande de silicium monocristallin s'étend d'un premier côté du guide d'onde et l'extension 53 de la bande de silicium polycristallin s'étend d'un deuxième côté du guide d'onde, opposé au premier. Ces extensions 47 et 53 pourront s'étendre d'un même côté du guide d'onde ou de chaque côté du guide d'onde. L'ordre et le nombre des étapes du procédé décrit précédemment pourront être modifiés. On pourra prévoir une étape de siliciuration de la face supérieure des portions 49 et 55 avant la formation des contacts 61 et 63. A l'étape illustrée par la figure 3E, la couche d'interface isolante 43 peut n'être formée que sur la face supérieure de la bande 35 par oxydation thermique du silicium monocristallin de cette bande 35 ou de la couche de silicium germanium 45 lorsque cette dernière est présente. On pourra également prévoir de remplacer la couche d'interface isolante 43 par un empilement de couches isolantes.
Bien que l'on ait décrit un procédé comprenant le dépôt de silicium sous forme polycristalline, on peut également prévoir de déposer du silicium sous forme amorphe puis de le recristalliser ultérieurement. Un même matériau isolant 59 a été utilisé aux étapes des figures 3D et 3G, on peut également prévoir d'utiliser des matériaux isolants différents lors de ces étapes.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Modulateur de phase électro-optique (31) comprenant un guide d'onde (33) comportant une bande de silicium monocristallin (35) dopé d'un premier type de conductivité reposant sur un support isolant (37) et surmontée d'une bande de silicium polycristallin (41) dopé du deuxième type de conductivité, lesdites bandes étant séparées l'une de l'autre par une couche d'interface isolante (43), chacune des bandes se prolongeant latéralement par une extension (47, 53) comprenant une première portion (49, 55) dont la face supérieure est au niveau de la face supérieure de la bande de silicium polycristallin et est revêtue d'un contact électrique (61, 63), et une deuxième portion (51, 57) s'étendant de la bande à la première portion, la deuxième portion de l'extension de la bande de silicium monocristallin étant moins épaisse que la bande de silicium monocristallin.
- 2. Modulateur selon la revendication 1, dans lequel l'extension (47) de la bande de silicium monocristallin (35) s'étend d'un premier côté du guide d'onde (33) et l'extension (53) de la bande de silicium polycristallin (41) s'étend d'un deuxième côté du guide d'onde, opposé au premier côté.
- 3. Modulateur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la bande de silicium monocristallin (35) se prolonge latéralement, du côté du guide d'onde (33) opposé à l'extension (47) de la bande de silicium monocristallin, par un prolongement (65) dont l'épaisseur est inférieure à celle de la bande de silicium monocristallin.
- 4. Modulateur selon la revendication 3, dans lequel ledit prolongement (65) a la même épaisseur que la deuxième portion (51) de l'extension (47) de la bande de silicium monocristallin (35).
- 5. Modulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la deuxième portion (57) de l'extension (53) de la bande de silicium polycristallin (41) est moins épaisse que la bande de silicium polycristallin (41).
- 6. Modulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel un isolant (59) recouvre l'ensemble de la structure, l'indice optique de l'isolant étant inférieur à celui desdites bandes (35, 41) .
- 7. Modulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel une couche de silicium-germanium (45) est intercalée entre la bande de silicium monocristallin (35) et la couche d'interface isolante (43).
- 8. Modulateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la couche d'interface isolante (43) est de l'oxyde de silicium dont l'épaisseur est inférieure à 10 nm.
- 9. Modulateur d'amplitude électro-optique comprenant un premier guide d'onde (3) se séparant en un deuxième guide d'onde (5) et un troisième guide d'onde (7), les deuxième et troisième guides d'onde se réunissant en un quatrième guide d'onde (9), l'un et/ou l'autre des deuxième et troisième guides d'onde comprenant un modulateur de phase électro-optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
- 10. Procédé de fabrication d'un modulateur de phase comprenant les étapes suivantes : a) prévoir une couche de silicium monocristallin (71) dopé d'un premier type de conductivité reposant sur un support isolant (37) ; b) graver une première cavité (73) pénétrant sur une première profondeur dans la couche de silicium monocristallin ; c) définir une bande de silicium monocristallin (35) se prolongeant latéralement d'au moins un côté par une extension (49, 51, 79) en gravant, à partir du fond de la première cavité, une deuxième cavité (75) pénétrant dans la couche de silicium monocristallin (71) sur une deuxième profondeur supérieure à la première profondeur, et une troisième cavité (77) pénétrant dans la couche de silicium monocristallin sur la deuxième profondeur ou jusqu'au support isolant (37) ; d) remplir d'un premier matériau isolant (59) les première, deuxième et troisième cavités (73, 75, 77) jusqu'au niveau supérieur de la couche de silicium (71) ; e) découvrir la face supérieure de la bande (35) en gravant une quatrième cavité (83) dans le premier matériau isolant ; f) former une couche d'interface isolante (43) recouvrant la face supérieure de la bande ; g) remplir la quatrième cavité de silicium polycristallin (85) dopé du deuxième type de conductivité, jusqu'au niveau supérieur de la couche de silicium (71) ; h) recouvrir le silicium polycristallin et monocristallin d'un deuxième matériau isolant (59) ; et i) former des contacts électriques (61, 63) à travers le deuxième matériau isolant jusqu'à une portion (51) de l'extension et une portion (55) du silicium polycristallin (85) dont les faces supérieures sont au niveau supérieur de la couche de silicium (71).
- 11. Procédé selon la revendication 10, comprenant, en outre, après l'étape g), la gravure, au-delà de la bande (35), d'une cinquième cavité (87) pénétrant sur une partie de l'épaisseur du silicium polycristallin (85) .
- 12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, comprenant, en outre, entre les étapes e) et f), la formation d'une couche de silicium germanium (45) par épitaxie à partir de la face supérieure de la bande (35).
- 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel l'étape g) comprend le dépôt de silicium polycristallin (85) suivi d'une gravure aplanissante du silicium polycristallin jusqu'au niveau supérieur de la couche de silicium (71) .
- 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel le premier et le deuxième matériau isolant sont identiques.
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