JP2003525469A - 電気的に調整可能な変換作用を有する半導体光電子装置 - Google Patents

電気的に調整可能な変換作用を有する半導体光電子装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的に調整可能な変換作用を有する半導体光電子装置。 【解決手段】 本発明は２つの空気層と交互に配列された選択された形状を有する少なくとも３つの半導体層（１〜３）を含む光電子装置に関する。１つの層から次の層において異なるかまたは異なることのないＮ形またはＰ形ドーピングを有する半導体層（１〜３）はスペーサ（８、９）により分離されており、そのドーピングは、空洞（１０−１、１０−２）を有するPINIPまたはNIPIN構造を形成するように、非−意図的（I-形）または意図的（N-形またはP-形）であり、そして選択されたそれぞれの電位が設定されうるように適合されている。層（１〜３）とスペーサのそれぞれの厚さおよび構成は、この構造が光に適合して処理されそして調整されるように、半導体層に適用される選択された電位に対応して、少なくとも光学的変換機能を有するように選択される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気的に調整可能なスペクトル変換機能を有する半導体光電子装置で
あり、そして特にマイクロ−光−電子−機械（ＭＯＥＭ；micro-opto-electro-m
echanical）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＯＥＭ装置は米国特許第５，６２９，９５１号および第５，７７１，２５３
号（Chang-Hasnain他）に記載されている。より正確にはこれらは異なる屈折率
を有する互い違いの半導体材料で構成された下部ブラッグミラーおよび上部ブラ
ッグミラーを含む。この２つのブラッグミラーは空気が満たされた垂直のファブ
リーペロー空洞を規定する半導体スペーサによって互いに間隔を置いて配置され
ている。ミラーの１つは、空気の空洞の厚さを変化させそれによってファブリー
ペロー空洞のスペクトル応答を変化させるために、静電気手段により変形可能で
ある。それ故この構造は調整可能な波長フィルタ、光検出器、または波長の調整
可能なレーザとして動作可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記装置は該ブラッグミラーの１つの全ての層の結合した転置を必要とし、そ
の結果比較的高い電界を必要とし、懸垂構造において機械的剛性が与えられる。
さらに、これらは１つの光信号処理機能（調整可能なフィルタ作用）のみを提供
可能で、このことはこれらの使用を高度に集積された光電子部品に制限する。
【０００４】 本発明の目的は先に延べた欠点をある程度または全て改善することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この最後において、本発明は、選択された形状による少なくとも３つの半導体
層と２つの空気層の交互の配列（または積層部）を含み、ここで前記半導体層は
隣接する層と異なるかまたは同じN形およびP形のドーピングを有し、少なくとも
２つのＰＩＮ構造を含み空洞を有するＰＩＮＩＰまたはＮＩＰＩＮ構造を規定す
るために、Ｉ−形(意図的にドープされていない)半導体スペーサを介して間隔を
置いて配置されており、そしてこれらがそれぞれ選択された電位を有するように
適用される半導体装置について提案する。
【０００６】 さらに上記装置において、上記層およびスペーサのそれぞれの厚さ、構成およ
びドーピング(composition and doping)は、この構造に対して処理されるべき光
が適用され、そして半導体層を静電的に変形するために、半導体層に対する選択
された電位の機能により調整されるように適用されて、少なくとも１つの光伝達
機能を有するように選択されている。
【０００７】 ＮＩＰＩＮまたはＰＩＮＩＰ構造の場合、ＰＩＮ基本構造（substructure）（
または接合）としておよびＮＩＰ基本構造（または接合）として同時に寄与する
各半導体層は、基本構造の伝達機能またはこの構造の伝達機能のいずれかを変化
させるために、１つの方向にまたは２つの反対側の方向に転置する（displace）
ことができる。最後に、一方において、転置される層については異なる形（ＮＩ
ＰおよびＰＩＮ）の２つの基本構造間の中間面であることで十分であり、他方に
おいて、基本構造のそれぞれのバイアス電圧は適切に選択されることで十分であ
る。この構造に対するＰＩＮまたはＮＩＰ基本構造の何らかの追加は、転置可能
な層の数を増加させ、その結果調整可能なスペクトル伝達機能の数を増加させる
。
【０００８】 従って、半導体層およびスペーサのそれぞれの構成および厚さを選択すること
により、この構造は、選択された交互の連続部の機能として、１つまたはそれ以
上の、調整するように適用され、そして少なくとも波長フィルタリング、スイッ
チングそして同調性（または他の機能）を含むグループから選択された機能が適
用される、伝達機能を提供することができる。
【０００９】 ＮＩＰＩＮ（代わりにＰＩＮＩＰ）構造の場合、Ｐ形(代わりにＮ形)中央層の
両方の２つのＮ形外側層（代わりにＰ形）は適切な異なる電位におかれ、その結
果、この構造は直列に配置されそれぞれ逆方向および順方向にバイアスされる２
つのＰＩＮおよびＮＩＰ基礎構造を形成する。この場合、伝達機能はＰＩＮおよ
びＮＩＰ基礎構造に適用されるそれぞれのバイアス電圧の変化により２つのＰ形
(代わりにＮ形)外側層に関してＮ形(代わりにＰ形)中央層の”上方または下方”
への(電気機械的)転置によって調整される。
【００１０】 異なるおよび／またはより複雑な具体例を想定することができる。この装置は
特にＰＩＮＩＰまたはＮＩＰＩＮ構造のＮ形層(代わりにＰ形)の１つの上流また
は下流側に配置された１つまたはそれ以上の補助的なまたは追加のＮ形（代わり
にＰ形）の故意にドープされた半導体層を含むことが可能であり、そしてこれは
例えば新しいＮＩＰＩＮＩＰまたはＰＩＮＩＰＩＮ、またはＮＩＰＰＰＩＮまた
はＰＰＰＩＮＩＰまたはＰＩＮＮＮＩＰ、またはＮＮＮＩＰＰＰＩＮまたはＰＰ
ＰＩＮＮＮＩＰ構造を形成するために、そこから故意にドープされていないか（
Ｉ形）または故意にドープされた（Ｎ形またはＰ形）うちいのずれかのスペーサ
を介して間隔を置いて配置されている。
【００１１】 これは調整されるように適用され、そして波長フィルタリング、スイッチング
、同調性または同様の機能に関して適用されるＲＵ複数の伝達機能を有する複数
機能の装置を形成する。
【００１２】 この装置の少なくとも１つの半導体層は、光を検出しまたは発生するのに適切
であるように、能動的とすることができる。
【００１３】 さらにこの装置の構造は可能ならば選択された寸法とドーピングを有する挿入
されたスペーサを具備するようにして基板上に形成することができる。
【００１４】 半導体層およびスペーサは望ましくはIII V族材料、特にガリウム砒素（Ｇａ
Ａｓ）またはインジウム燐（ＩｎＰ）により形成される。さらに、これらの半導
体層およびスペーサは望ましくは選択的化学エッチング技術と組合わされたエピ
タキシャル技術により製造される。
【００１５】 本発明の他の特徴および利点は以下の詳細な記載および添付の図面について考
察することにより明白になるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
添付の図面は大部分の重要部分を定義するためのものである。その結果、これ
らは単に本発明の完成に役立つことができるだけでなく、必要な場合、本発明を
規定することに寄与することを可能にする。
【００１７】 外光を光学的に処理する本発明に従う装置に関する第1の具体例が図1を参照し
て最初に記載される。
【００１８】 図1に示される事例において、この装置は３つの半導体層を含み、その中の２
つの外側層１、２はそれぞれ中央層３の相対する側に位置する。これらの層は望
ましくは実質的に同一の形状を有する。図示されている事例においては、これら
の層は中央部分に拡大部７を有するブレード部６−ｉにより互いに結合されてい
る実質的に矩形の形状の２つの端部４、５を有する（この事例においてｉ＝１〜
３である。）。
【００１９】 隣接する層は分離層（またスペーサとして知られている）８，９により間隔を
置いて配置される。より正確には、これらのスペーサ８、９は、これらブレード
部６−ｉが掛け渡されそして空気層により互いに分離されるように、半導体層１
〜３の端部４、５に形成される。
【００２０】 実証例において、外側層１、２の各外側ブレード部６−１、６−２は中央ブレ
ード部６−３と共に垂直の空洞１０−１、１０−２の範囲を限定し、空洞の高さ
Ｈ１、Ｈ２はスペーサ８、９の厚さにより決定される。
【００２１】 図面に示されるように、上記の種類の構造は望ましくは挿入されたスペーサ１
４を介して半導体基板１３上に形成され、このため、外側ブレード６−２もまた
選択された間隔（スペーサ１４の高さに等しい）で基板１３の上部に掛け渡され
る。上記の種類の装置は処理されるべき光を導きそして処理された光を収集する
ための連結手段（例えば光ファイバ）と結合することができる。本発明によれば
、層１〜３およびスペーサ８、９、１４は半導体材料、望ましくはIII V族半導
体材料で作られる。これらの材料は、例えば、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）または
インジウム燐（ＩｎＰ）、またはＩｎＰ基板上に配置されたＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＰまたはＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｌＡｓヘテロ構造、またはＧａＡｓ基板上に
配置されたＡｌＡｓ／ＧａＡｓヘテロ構造、またはＧａＡｓ基板上に配置された
ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓヘテロ構造である。
【００２２】 上記材料は勿論単なる好ましい事例である。
【００２３】 図１に示される事例において、中央半導体層３に対しそれぞれ相対する側に位
置する外側半導体層１および２は故意に不純物（Ｎ形またはＰ形）が添加されて
おり、そして中央半導体層３は故意に不純物（Ｐ形またはＮ形）が添加されてお
り、その結果２つの隣接する層のドーピング形は異なる。さらに、スペーサ８、
９は不純物が故意に添加されていない半導体材料（Ｉ形）により作られ、その結
果この装置は外側半導体層１および２がＰ形層の場合ＰＩＮＩＰ構造を構成し、
２つの外側半導体層がＮ形層の場合ＮＩＰＩＮ構造を構成する。基板１３および
スペーサ１４は望ましくはＩ形である。
【００２４】 この方法により形成された構造は共通層、即ち中央層３、を有する２つのＰＩ
ＮおよびＮＩＰ構造を構成する。言い換えるならば、ＰＩＮＩＰ構造においてＰ
ＩＮ構造はＮＩＰ構造とＮ形ドープ層を共有し、ＮＩＰＩＮ構造においてＮＩＰ
構造はＰＩＮ構造とＰ形ドープ層を共有する。
【００２５】 それ故この技術に関する熟練者にとり、各ＰＩＮまたはＮＩＰ構造がＰＩＮ接
合を形成することは明らかである。
【００２６】 本文の理解を容易にするために、以下、ＰＩＮＩＰ構造においてＰＩＮ構造は
ＮＩＰ接合の上部に配置されていると仮定する。換言すれば、Ｐ形外側ブレード
部６−１は上部ブレード部であり、そしてＰ形外側ブレード部６−２は下部ブレ
ード部である。
【００２７】 各半導体層およびスペーサ１、３、１４の厚さと配置、そしてそれ故空洞１０
−１および１０−２の高さＨ１およびＨ２は、この装置の動作波長の関数および
必要な変換の関数として選択される。例えば、そして図２Ａ（一定の比率で作成
されたものではない）に示されているように、外側半導体層１および２そして中
央半導体層３は実質的にｋλ／４に等しい光学的厚さを有することが可能であり
、ここでｋは奇数であり、そして。２つの空洞１０−１および１０−２のそれぞ
れの高さＨ１およびＨ２は５λ／４に実質的に等しい（図２Ａ）。スペーサ１４
はλ／２に等しい選択された厚さを有する。上記状態の下にこの構造は波長λの
ブラッグ反射器（ミラー）（Bragg reflector(mirror)）を形成する。
【００２８】 例えば、スイッチとして動作する装置に関しては、その伝達機能（transfer f
unction）を調整することで十分であり、その結果それはミラー機能を提供する
停止状態（図２Ａ）から伝達機能を提供する状態（図２Ｂ）に変化し、そして逆
もまた同じである。
【００２９】 本発明に従い、伝達機能はブレード部６−ｉのうちの少なくとも１つに対し、
望ましくは中央ブレード部６−３に対する電気機械的な移動によって調整される
。このブレード部の移動に対して優先性を与えるために、ブレード部６−１およ
び６−２が３λ／４の厚さを有するのに対して、このブレード部は例えばλ／４
の厚さを有する。
【００３０】 移動は、空洞１０−１および１０−２のそれぞれに対しそれぞれのバイアス電
圧を選択することにより、または言い換えるとこの構造における半導体層に適用
されるそれぞれの電位を選択することにより行われる。
【００３１】 図２Ａに示されるように、如何なるバイアスもない場合には、中央ブレード部
６−３は停止（または平衡）位置にある。他方図２Ｂに示されるように、ＰＩＮ
接合（上部層１および中央層３を含む）が逆方向にバイアスされた場合、そして
同時にＮＩＰ接合（中央層３および下部層２を含む）が順方向にバイアスされた
場合、ＰＩＮ接合によって形成された上部空洞１０−１には全電界がかかる。そ
の結果中央ブレード部６−３は、各層に掛けられた電位および空洞の特性に従っ
て、選択された間隔を越え、上部ブレード部６−１の方に引き寄せられる。直列
に配置されている２つのＰＩＮおよびＮＩＰ基礎構造において、記載されたバイ
アス条件はブレード部６−１に対してブレード部６−３と比較し負の電位を適用
することにより簡単に得られる。ブレード部６−３に対してブレード部６−１と
比較し負の電位を適用することによりこのバイアスが逆になる場合、電界は下部
空洞１０−２に適用され、そしてブレード部６−２はブレード部６−３により引
き寄せられる。
【００３２】 例えば、中央ブレード部６−３の垂直方向の移動がλ／４に実質的に等しい場
合（図２Ｂ）、そして上部空洞１０−１の高さＨ１が５λ／４に実質的に等しい
場合、空洞Ｈ’１の新しい高さは想定される第１のバイアス状態に関し５λ／４
−λ／４、即ちλに等しくなる。同様に下部空洞１０−２の高さＨ２は５λ／４
＋λ／４、即ち３λ／２に等しいＨ’２となる。このようなバイアス条件の下で
この構造は広い範囲の波長にわたってミラー状態(mirror state)から伝送状態（
transmitter state）に変化し、これがスイッチとして動作することを可能にす
る。
【００３３】 使用波長（configuration wavelength）λ＝１．５５μｍに関する、停止状態
（図２Ａ、実線）およびバイアスされた状態（図２ｂ、点線）におけるこの構造
の伝達機能が図３に示されており、基板および掛け渡された（suspended）ブレ
ード部はＩｎＰで作成され、スペーサはＩｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓで作成さ
れている。
【００３４】 この構造の他の具体例として多くの他の機能を想定でき、例えば、スイッチン
グおよび波長同調機能と組み合された、波長の広帯域または狭帯域フィルタ機能
に関して、１つのそして同一の装置において同時に動作する装置を想定すること
が可能である。
【００３５】 同調およびスイッチングは半導体層に適用されるバイアス電圧により制御され
る。
【００３６】 １つのそして同一の構造において複数の機能を提供することが容易であること
は本発明において重要な利点を構成する。図1および図2に示されるＰＩＮＩＰ構
造（または何らかの他の形の３層構造、例えばＮＩＰＩＮ形）において、この端
部に対し、図４のＡ〜Ｃおよび図５のＡおよびＢの事例において示されるように
、外側層１および２の上部側そして／または下部側に１つまたはそれ以上の補充
の（または追加の）半導体層を追加することができる。
【００３７】 より正確には、図４のＡに示す事例において、この構造、ＰＩＮＩＰ形の最初
のものは、Ｐ形の上部層１の上流側（即ち上側）に上部層１に対し故意に不純物
が添加されていない（Ｉ形）半導体層スペーサ１２を介して間隔を置いて配置さ
れた故意にＮ形不純物が添加された第1の半導体層１１を含み、そしてさらに、
この第1の半導体層１１の上部に故意にＮ形不純物が添加された半導体スペーサ
１６を介してこの層１１から間隔をおいて配置された故意にＮ形不純物が添加さ
れた第２の半導体層１５を含む。さらに、この構造はＰ形の下部層２の下流側（
即ち下側）に下部層２から故意に不純物が添加されていない（Ｉ形）半導体スペ
ーサ１８を介して間隔をおいて配置された故意にＮ形不純物が添加された第３の
半導体層１７を含む。第１の半導体層１１、第２の半導体層１５そして第３の半
導体層１７は他の層１〜３の寸法と実質的に同じ寸法を有する。
【００３８】 このＮＮＮＩＰＩＮＩＰＩＮ構造は最上位のＮ形ドープ層１５と最下位のＮ形
ドープ層１７との間の５つの空気の空洞１０−１から１０−５の範囲を定める。
【００３９】 一方の層１５および１１そして他方の２および７の対は、ブラッグミラーを構
成する。
【００４０】 層１〜３、１１、１５および１７の光学的厚さは実質的にｋλ／４に等しく、
ここでｋは奇数であり、そして空洞１０−１から１０−５のそれぞれの厚さＨ１
からH５は実質的に５λ／４、λ／４、λ／２、λ／４そして５λ／４に等しい
。図５の点線の伝達曲線（transmittance curve）によって示されるように、上
の種類の構造は、バイアスされていない場合、その光学的伝達機能が概略１５５
０ｎｍの中心波長の光を伝達するバンドパスフィルタである。
【００４１】 複数の層に掛かる電位を変更することにより、換言すれば所定のＰＩＮ（また
はＮＩＰ）接合をバイアスすることにより、そして結果としてこの構造の光学的
伝達機能を変更するために、１つまたはそれ以上の層を移動することが可能であ
る。
【００４２】 より正確には、図４のＢに示すように、光学的厚さがＨ３＝λ／２である中央
の空気の空洞１０−３の厚さを調整することにより、このバンドパスフィルタに
よって伝達される名目上の波長(nominal wavelength)を変化させること、例えば
概略１４７０ｎｍの中心波長を有する光(図５の左側の曲線を参照されたい)を伝
達すること、が可能である。
【００４３】 この調整は層１の中央部分(ブレード部６−１)をδの距離だけ下方に転置する
ことにより、そして層３の中央部分(ブレード部６−３)もまた上方にδの距離だ
け転置することにより得られ、その結果、空洞１０−２から１０−４は、それぞ
れ（λ／４）＋δ、（λ／２）−２δおよび（λ／４）＋δに等しい高さＨ２、
Ｈ３そしてＨ４を有する。それ故にこの構造は調整可能なフィルタとして動作す
る。
【００４４】 さらに、図４Ｃに示すように、光学的厚さがＨ５＝５λ／４である下部空気空
洞１０−５の厚さを調整することにより、即ちブラッグ反射器の１つの反射率を
低下させることにより、約１５５０ｎｍの中心波長を有する光を伝達する光伝達
機能を有する停止状態(rest condition：バイアスのない状態)においてフィルタ
として動作するこの構造は、その伝達率(伝達関数)が図５の実線で示される反射
器に変換される。
【００４５】 この調整は、下部層１７の中央部(ブレード部６−１７)について、λ／４の距
離を越える上方への転置により得られ、その結果、空洞１０−５はλ（５λ／４
の代わりに）に実質的に等しい高さＨ５を有する。この構造はスイッチとして動
作する。
【００４６】 それゆえ図４Ａから４Cにおいて示される構造は、少なくとも広範囲の波長に
わたり調整可能なフィルタリングおよびスイッチング機能を提供する。
【００４７】 ここでＮＮＮＩＰＩＮＩＰＩＮの積層が使用されることで、必要なバイアス電
圧を適用して、外側層１５および１７そして中間層３にそれぞれ接続されている
単に３つの電気接点を使用する４つの空洞１０−２、１０−３、１０−４および
１０−５のいずれかの端子に電界を適用することが可能になることに注目すべき
である。
【００４８】 より一般的に、この構造の層の形状と実質的に同じ形状を有し、最初の層とし
て同じ形のドーピング（N形またはP形）を有するスペーサを介して間隔をおいて
配置された同じ形のドーピング（N形またはP形）を有する少なくとも２つの半導
体層により、これらの半導体層(最初の形、N形またはP形)のうち少なくとも１つ
を置き換えることにより、ＰＩＮＩＰまたはＮＩＰＩＮ構造に基づく他の構造を
想定することができる。それゆえ、例えばＮＩＰＰＰＩＮ、ＰＰＰＩＮＩＰ、Ｐ
ＩＮＮＮＩＰ、ＮＮＮＩＰＰＰＩＮまたはＰＰＰＩＮＮＮＩＰ構造を形成するこ
とが可能である。
【００４９】 図６Aにより明確に示すように、この装置は先に参照した(フィルタリング、同
調可能性、スイッチング、その他)種類の１つまたはそれ以上の受動的な機能と
組合わされた１つまたはそれ以上の光を発生しまたは検出するより能動的な層を
含むことができる。
【００５０】 現在の事例において、この構造の上部部分はN形がドープされた下部層３から
意図的に不純物を添加していない（I形）スペーサ８を介して間隔をおいて配置
されたP形がドープされた上部層１により構成されたＰＩＮ半導体構造を含む。
その下部(層３の下)は互いにそして層３からN形がドープされた半導体スペーサ
２１を介して間隔を置いて配置された２つの意図的にドープされたN形半導体層
１９および２０を含む。この構造はさらに、層２０の下にそして対して、レーザ
２３を放射する垂直の空洞面を形成する能動的層（active layer）、そして下部
のそしてレーザ２３と接触する、下部ブラッグミラー２４を形成する２つの形の
交互の半導体層を含む。
【００５１】 この例において、レーザ２３の上部に配置された交互の空気空洞および半導体
層は上部ブラッグミラーを形成する。ここで空洞１０−１から１０−３は５λ／
４、λ／４およびλ／４に実質的に等しい高さＨ１、Ｈ２およびＨ３を有する。
【００５２】 停止状態(バイアスがない)において、層１、３、１９および２０で構成される
この構造の上部部分はミラーとして動作し、レーザ２３により発生した光は基板
から下部ブラッグミラー２４を経て(矢印Ｆ１の方向に)放射するように強制され
る。
【００５３】 他方、この構造の上部部分(上部ブラッグミラーを形成する)が適切にバイアス
された場合、掛け渡されたブレード部の１つまたはそれ以上は空洞１０−１の高
さＨ１を調整するために移動することを強制される。図６のＢに示される例にお
いて、層１のブレード部６−１は約λ／４に等しい距離で下方に移動させられ、
その結果空洞１０−１の高さＨ１は５λ／４からλになる。この上部ブラッグミ
ラーの反射率の変更はその伝達機能を変更しそして伝送機能を与える。レーザか
らの放射は次に優先的に上方に向かい、放射された光をこの構造の上部を経て矢
印Ｆ２の方向で外に出すように強制される。
【００５４】 この事例において、この構造はそれ故に光発生器として、そしてスイッチング
装置として動作する。
【００５５】 本発明に従う装置は、望ましくは１つまたはそれ以上の選択的な化学エッチン
グ技術と組合わされたエピタキシャル技術によって形成される。原子層のスケー
ルで層の厚さを制御可能とする種々のエピタキシャル技術が想定可能であり提供
可能である。分子線エピタキシ（ＭＢＥ：molecular beam epitaxy）は１つの例
であり、または低圧有機金属化学気相堆積（ＬＰ−ＭＯＣＶＤ：low-pressure m
etallo-oeganic chemical vapor phase deposition）、または化学ビームエピタ
キシ（ＣＢＥ：chemical beam epitaxy）が例である。
【００５６】 これらの技術は原子層のスケールで厚さの制御を可能とし、優れた結晶体の品
質と極めて明確な中間面を確実にする。さらにこれらは構成および不純物の添加
に関する極めて正確な制御を提供する。最後に、これらは残存する機械的ストレ
ス（residual mechanical stress）についての優れた制御を提供する。
【００５７】 掛け渡された部分(ブレード部)の選択的な微細な機械的な加工のために、ウエ
ットエッチングを含め多くの化学的エッチング技術が存在する。ウエットエッチ
ング技術の例はＩｎＧａＡｓ／ＩｎｐシステムのためのＦｅＣｌ３：Ｈ２Ｏまた
はＨＦ：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ技術、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｌＡｓおよびＧａＩ
ｎＰ／ＧａＡｓシステムのためのＨＣＩ：Ｈ２ＯまたはＨＣｌ：Ｈ３ＰＯ４技術
、そしてＡｌＡｓ／ＧａＡｓシステムのためのＨＦ技術を含む。
【００５８】 勿論、これらは単なる成長およびエッチング技術の例であり、他の技術も存在
する。
【００５９】 さらに、望ましくはＡｕＧｅ、Ｐｄ−ＡｕＧｅ、またはＴｉ−Ｐｔ−Ａｕ合金
で形成されたオーミックコンタクトを介して半導体層に電圧が適用される。これ
らのコンタクトはこの構造の２つの最外側層、またはこの構造の各半導体層、勿
論、または外側層そして所定の中間層に形成される。先に示したように、半導体
層およびスペーサとしてIII V族材料を使用することは特に利点がある。このこ
とは、先に示したように、III V族材料のへテロ構造は非常に低い、より重要な
ことは、良く―制御された残存機械的ストレスを有し、これらは比較的高い柔軟
性を有する掛け渡されたブレード部を形成し、これらはブレード部を電気機械的
に移動させるために欠くことができないからである。
【００６０】 それにもかかわらず他の材料を想定することができる。例は結晶性シリコンお
よび多結晶シリコンである。結晶性シリコン構造はシリカ(ＳｉＯ２)層をエッチ
ングするＳＯＩ技術、“スマートカット（smart cut）”技術として良く知られ
ている、を使用して得ることができる。
【００６１】 多結晶構造が想定できるが、しかし機械的ストレスの制御および光の吸収の可
能性が低いため、ブレード部の柔軟性は低く、このことはフィルタとしての応用
を制限する。
【００６２】 さらに、現在シリコンは能動的層を集積する装置には使用できない。その結果
これらは受動的部品の形式においてのみ使用される。
【００６３】 本発明による装置は多くの利点を提供し、その中でこれらは高度に集積化され
た電子部品として使用することを可能にする小さい寸法を有する。例えば、これ
らは与えられた波長においてスイッチング機能を使用する(変調は同期検出形式
を可能とし、そのため検出はチョッパを使用する場合に経験される変調されたス
プアリ（spuriae)に関する調整されたペイロード信号（payload signal）によっ
ては影響されず）ＧａＡｓまたはＩｎＰ上の調整可能なレーザとして、調整可能
な共振空洞または非共振光検出器として、または変調器として使用することがで
きる。
【００６４】 しかし、光による遠隔通信、工業的制御(例えば、農業／食品材料工業におけ
る)、顕微分光器の分野において、特に環境（ガスの放出または吸収の検出）分
野において、または医学分析の分野において、多くの他の応用が想定できる。
【００６５】 一般的に云えば、本発明による装置は特に信号の光学的処理に適切である。
【００６６】 本発明は単に例示された上記具体例としての装置に限定されず、当業者にとっ
て明らかな上記特許請求の範囲の範囲内のこれらの全ての変形例を包含する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はスイッチングのために適切な本発明によるＰＩＮＩＰ装置の概略の透視
図である。
【図２】 図２のＡおよびＢは図１に示す装置の一部の断面図であり、それぞれバイアス
がない場合およびバイアスされている場合である。
【図３】 図３はこの装置の変換作用を示し、図２のＡについては実線で図２のＢについ
ては点線である。
【図４】 図４のＡからＣはこの装置の変形例の一部の断面図であり、それぞれ、バイア
スがない場合、第１のバイアスがされている場合、および第２のバイアスがされ
ている場合である。
【図５】 図５は図４のＡからＣの装置の変換作用を示す。
【図６】 図６のＡおよびＢはこの装置の他の変形例の一部の側面図であり、この中で層
の１つが動作中であり、それぞれバイアスがない場合およびバイアスされている
場合である。
【符号の説明】
１ … 外側層 ２ … 外側層 ３ … 中央層 ４ … 端部 ６ … 端部 ６−ｉ … ブレード部 ７ … 拡大部 ８ … 分離層 ９ … 分離層 １０ … 空洞 １１ … 半導体層 １２ … 半導体スペーサ １３ … 半導体基板 １４ … スペーサ １５ … 半導体層 １６ … 半導体スペーサ １７ … 半導体層 １８ … 半導体スペーサ １９ … N形半導体層 ２０ … N形半導体層 ２１ … 半導体スペーサ ２２ … スペーサ ２３ … レーザ ２４ … ブラッグミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ビクトロビッチ、ピエール フランス国、エフ−69160 タッシン−ラ −デミ−リュンヌ、アブニュ・ガンベッタ 18 (72)発明者 ルクレーク、ジャン−ルイ フランス国、エフ−69480 モランス、シ ュマン・ドゥ・ラ・ポーヤ 370 (72)発明者 シッサル、クリスチャン フランス国、エフ−69004 リヨン、リ ュ・ジュスタン・ゴダール 13 (72)発明者 スピッセ、アラン フランス国、エフ−69005 リヨン、リ ュ・アルベリック・ポン １ (72)発明者 ガリーギュ、ミシェル フランス国、エフ−69890 ラ・トゥー ル・ドゥ・サルバーニュ、リュ・デ・アル エット 15 Ｆターム(参考） 2H041 AA04 AA21 AA23 AB10 AB38 AC06 AZ08 5F073 AB17 AB25 EA29

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 選択された形状による少なくとも３つの半導体層と２つの空
    気層の交互の配列を含み、ここで 前記半導体層のうち少なくとも２つは同じN形の（または代わりにP形の）ドー
    ピングを、そして少なくとも第３の層はP形の（または代わりにN形の）ドーピン
    グを有し、 前記層は、少なくとも２つのＰＩＮ構造を含みそして空気の空洞を有する構造
    を規定するように、選択されたそれぞれのドーピング形を有するスペーサを介し
    て間隔を置いて配置されており、そしてこれらはそれぞれ選択された電位を有す
    るように適用されており、そして、 それぞれの厚さ、そして前記層およびスペーサの構成およびドーピングは、こ
    の構造が処理されるべき光に対して適用され、そして半導体層を静電的に変形す
    るために半導体層に適用される選択された電位の機能により調整されるように適
    用される、少なくとも１つの光伝達機能を有するように選択されることを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項２】 それぞれの厚さ、前記半導体層の構成およびドーピング、そ
    してスペーサは、この構造が調整されるように適用され、そして少なくとも波長
    フィルタリング、スイッチングそして同調性を含むグループから選択される機能
    に関して適用される、少なくとも１つの光伝達機能を有するように選択されてい
    ることを特徴とする請求項１に従う装置。
  3. 【請求項３】 Ｐ形ドープ層のそれぞれの相対する側に２つのＮ形ドープ層
    が構成されている少なくとも１つの積層部を含み、前記２つの層はＮＩＰＩＮ構
    造を形成するために、故意にドープされていないＩ形スペーサを介して間隔を置
    いて配置されており、前記Ｎ形ドープ層はそれらに適用される２つの異なる電位
    を有するように適用され、この構造は直列に配置された２つのＮＩＰおよびＰＩ
    Ｎ基礎構造を規定し、基礎構造の一方は逆方向にバイアスされ、基礎構造の他方
    は順方向にバイアスされており、前記伝達機能はＮＩＰおよびＰＩＮ構造に適用
    されるそれぞれのバイアス電圧を変化させることによる、前記Ｐ形ドープ層の２
    つのＮ形ドープ層に対する移動によって調整されることを特徴とする請求項１ま
    たは請求項２のいずれかに従う装置。
  4. 【請求項４】 Ｎ形ドープ層のそれぞれの相対する側に２つのＰ形ドープ層
    が構成されている少なくとも１つの積層部を含み、前記２つの層はＰＩＮＩＰ構
    造を形成するために、故意にドープされていないＩ形スペーサを介して間隔を置
    いて配置されており、前記Ｐ形ドープ層にはそれらに適用される２つの異なる電
    位を有するように適用され、この構造は直列に配置された２つのＰＩＮおよびＮ
    ＩＰ基礎構造を規定し、基礎構造の一方は逆方向にバイアスされ、基礎構造の他
    方は順方向にバイアスされており、前記伝達機能はＰＩＮおよびＮＩＰ構造に適
    用されるそれぞれのバイアス電圧を変化させることによる、前記Ｎ形ドープ層の
    ２つのＰ形ドープ層に対する移動によって調整されることを特徴とする請求項１
    または請求項２のいずれかに従う装置。
  5. 【請求項５】 ＰＩＮＩＰまたはＮＩＰＩＮ構造を形成する少なくとも１つ
    の半導体層と同じ形のドーピングを有し、それ自身と同じ形のドーピングを有す
    るスペーサを介して前記少なくとも１つの層から間隔を置いて配置され、そして
    この構造の層の形状と実質的に同じ形状を有する、少なくとも１つの追加の半導
    体層を含むことを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに従う装置。
  6. 【請求項６】 この構造が選択された波長における調整可能なフィルタ作用
    を提供するために調整されるように適用される光学的伝達機能を有するように、
    半導体層およびスペーサのそれぞれの厚さおよび構成が選択されることを特徴と
    する請求項１から請求項５のいずれか１項に従う装置。
  7. 【請求項７】 この構造が、波長フィルタリング、スイッチングそして同調
    性を含むグループから選択される機能を提供するために調整されるように適用さ
    れる少なくとも１つの補足の光伝達機能を有するように、半導体層およびスペー
    サのそれぞれの厚さおよび構成が選択されることを特徴とする請求項１から請求
    項６のいずれか１項に従う装置。
  8. 【請求項８】 光を検出するかまたは発生するために適用される少なくとも
    １つの能動的半導体層を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか
    １項に従う装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも２つの前記層が電位を掛けるように適用されるオ
    ーミックコンタクトを含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１
    項に従う装置。
  10. 【請求項１０】 基板上に形成されることを特徴とする請求項１から請求項
    ９のいずれか１項に従う装置。
  11. 【請求項１１】 選択された寸法とドーピングを有する挿入されたスペーサ
    を備える前記基板上に形成されることを特徴とする請求項１から請求項１０のい
    ずれか１項に従う装置。
  12. 【請求項１２】 半導体層およびスペーサはIII V族材料により、特にＧａ
    ＡｓまたはＩｎＰにより、形成されることを特徴とする請求項１から請求項１１
    のいずれか１項に従う装置。
  13. 【請求項１３】 前記半導体層および前記スペーサは、エピタキシャルおよ
    び選択化学エッチング技術によって形成されることを特徴とする請求項１から請
    求項１１のいずれか１項に従う装置。
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