JP2004029171A - Optical switch and its manufacturing method - Google Patents
Optical switch and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004029171A JP2004029171A JP2002182296A JP2002182296A JP2004029171A JP 2004029171 A JP2004029171 A JP 2004029171A JP 2002182296 A JP2002182296 A JP 2002182296A JP 2002182296 A JP2002182296 A JP 2002182296A JP 2004029171 A JP2004029171 A JP 2004029171A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- optical
- forming
- waveguide layer
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
【0001】
本発明は、キャリア注入による屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチに関し、特により短いスイッチング速度で動作が可能な光スイッチ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在の通信ネットワークであるLAN(Local Area Network)やWAN(WideArea Networ)等では、通常電気信号をもって情報を伝送する通信方式となっている。
【0003】
光信号をもって情報を伝送する通信方法は大量のデータを伝送する基幹ネットワークやその他一部のネットワークで用いられているだけである。また、これらのネットワークは”point to point”の通信であり、”フォトニックネットワーク”と言える通信網までは発達していないのが現状である。
【0004】
このような”フォトニックネットワーク”を実現するためには、電気信号の送信先を切り換えるルータやスイッチングハブ等といった装置と同様の機能を有する”光ルータ”や”光スイッチングハブ”等が必要になる。
【0005】
また、このような装置では高速に伝送経路を切り換える光スイッチが必要になり、ニオブ酸リチウムやPLZT(Lead Lanthanum Zirconate Titanate)等の強誘電体を用いたものや、半導体に光路導波路を形成し半導体中にキャリアを注入して屈折率を変化させ光信号の伝送経路を切り換えるものが存在する。
【0006】
「K.Ishida, H.Nakamura, H.matsumura, T.Kadoi, H.Inoue:InGaAsP/InP optical switches using carrier induced refractive index change:Applied Physics Letters 50(3), 19 January 1987, p141−p142」には、後者の光スイッチの一例が記載されている。
【0007】
図5及び図6は上記文献に記載されている従来の光スイッチの一例を示す平面図及び断面図であり、図5において1は半導体の基板、2は”X字状”の光導波路、3は電極である。基板1上には”X字状”の光導波路2が形成され、”X字状”の光導波路2の交差部分には電極3が形成される。
【0008】
一方、図6は図5中”A−A’”における断面図であり、4及び10は電極、5はInP基板、6は光導波路層、7はクラッド層であるInP層、8はキャップ層であるInGaAsP層、9はSiO2 等の酸化膜である。
【0009】
InP基板5上であって図6中”DR11”及び”DR12”に示す部分にはp型不純物であるZnが拡散され、その後、InP基板5上には光導波路層6,InP層7及びInGaAsP層8が順次形成される。
【0010】
また、図6中”DR13”に示す部分にはp型不純物であるZnが拡散され、図6中”DR13”に示す拡散領域以外の部分には酸化膜9が形成され、酸化膜9及び図6中”DR13”に示す拡散領域上には電極10が形成され、InP基板5の裏面には電極4が形成される。また、図6中”IR11”は屈折率が変化する領域である。
【0011】
ここで、図5に示す従来例の動作を図6を参照しながら説明する。光スイッチが”OFF”の場合、電極3及び図示しない基板1裏面の電極(図6中の電極4に相当する。)には電流が供給されない。
【0012】
このため、”X字状”の光導波路2の交差部分の屈折率の変化は生じないため、例えば、図5中”PI01”から入射した光信号は交差部分を直進して図5中”PO01”に示す部分から出射される。
【0013】
一方、光スイッチが”ON”の場合、電極3及び図示しない基板1裏面の電極(図6中の電極4に相当する。)に電流が供給され前記交差部分にキャリア(電子、正孔)が注入される。
【0014】
このため、プラズマ効果によって”X字状”の光導波路2の交差部分の電極3直下の屈折率が低くなるように変化するため、例えば、図5中”PI01”から入射した光信号は交差部分に生じた低屈折率部分で全反射されて図5中”PO02”に示す部分から出射される。
【0015】
この結果、電極に電流を供給して”X字状”の光導波路2の交差部分にキャリア(電子、正孔)を注入して交差部分の屈折率を制御することにより、光信号の出射される位置を制御、言い換えれば、光信号の伝播経路を切り換えることが可能になる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図5及び図6に示す従来例では、スイッチング速度を決定する一要因としては、スイッチを”ON”から”OFF”にした時の光導波路2の交差部分に注入されたキャリアが消滅する速度、言い換えれば、キャリア寿命である。
【0017】
このようなキャリア寿命は使用する半導体材料やそのキャリア濃度等の多くのパラメータに依存するが、通常GaAsやInPでのキャリア寿命は”10−9〜10−10秒”程度と言われている。
【0018】
すなわち、例えば、キャリア寿命が”10−9秒”の材料を用いた場合には、その光スイッチのスイッチング速度を”1ns(10−9秒)”より短くすることは理論上困難であると言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、より短いスイッチング速度で動作が可能な光スイッチ及びその製造方法を実現することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
キャリア注入による屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチにおいて、
前記光信号が伝播する光導波路が形成される光導波路層の再結合準位を増加させたことにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0020】
請求項2記載の発明は、
請求項1記載の発明である光スイッチにおいて、
半導体基板と、この半導体基板上であって前記光信号が伝播する光導波路が形成される再結合準位を増加させた光導波路層と、この光導波路層上に形成されたコンタクト層と、前記半導体基板の裏面及び前記コンタクト層上にそれぞれ形成されキャリアを注入して前記光導波路の屈折率を制御して前記光信号の伝播経路を切り換える電極とを備えたことにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0021】
請求項3記載の発明は、
請求項2記載の発明である光スイッチにおいて、
前記半導体基板の裏面に第2のコンタクト層を設け、この第2のコンタクト層に前記電極を形成したことにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0022】
請求項4記載の発明は、
請求項1記載の発明である光スイッチにおいて、
半導体基板と、
この半導体基板上であって前記光信号が伝播する光導波路が形成される再結合準位を増加させた光導波路層と、この光導波路層上に形成された1対のコンタクト層と、このコンタクト層上にそれぞれ形成されキャリアを注入して前記光導波路の屈折率を制御して前記光信号の伝播経路を切り換える電極と、前記光導波路層上であって前記コンタクト層上以外の部分に形成された絶縁膜とを備えたことにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0023】
請求項5記載の発明は、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光導波路層が、
InGaAsP系の半導体材料で形成されたことにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0024】
請求項6記載の発明は、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光導波路層が、
SiGe系の半導体材料で形成されたことにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0025】
請求項7記載の発明は、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光導波路層が、
GaAs系の半導体材料で形成されたことにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0026】
請求項8記載の発明は、
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の発明である光スイッチにおいて、
前記光導波路層が、
InP系の半導体材料で形成されたことにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0027】
請求項9記載の発明は、
キャリア注入による屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチの製造方法であって、
半導体基板上にエピタキシャル成長温度を下げて光導波路層を形成する工程と、前記光導波路層上にコンタクト層を形成する工程と、前記半導体基板の裏面及び前記コンタクト層上にそれぞれ電極を形成する工程とから成ることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0028】
請求項10記載の発明は、
キャリア注入による屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチの製造方法であって、
半導体基板上にエピタキシャル成長温度を下げて光導波路層を形成する工程と、前記光導波路層上にコンタクト層を形成する工程と、前記半導体基板の裏面に第2のコンタクト層を形成する工程と、前記第2のコンタクト層の裏面及び前記コンタクト層上にそれぞれ電極を形成する工程とから成ることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0029】
請求項11記載の発明は、
キャリア注入による屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチの製造方法であって、
半導体基板上に再結合準位を形成する不純物をドーピングして光導波路層を形成する工程と、前記光導波路層上にコンタクト層を形成する工程と、前記半導体基板の裏面及び前記コンタクト層上にそれぞれ電極を形成する工程とから成ることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0030】
請求項12記載の発明は、
キャリア注入による屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチの製造方法であって、
半導体基板上にエピタキシャル成長温度を下げて光導波路層を形成する工程と、前記光導波路層上に不純物拡散若しくはイオン注入によって1対のコンタクト層を形成する工程と、前記光導波路層上であって前記コンタクト層上以外の部分に絶縁膜を形成する工程と、前記コンタクト層上にそれぞれ1対の電極を形成する工程とから成ることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0031】
請求項13記載の発明は、
キャリア注入による屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチの製造方法であって、
半導体基板上に再結合準位を形成する不純物をドーピングして光導波路層を形成する工程と、前記光導波路層上に不純物拡散若しくはイオン注入によって1対のコンタクト層を形成する工程と、前記光導波路層上であって前記コンタクト層上以外の部分に絶縁膜を形成する工程と、前記コンタクト層上にそれぞれ1対の電極を形成する工程とから成ることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0032】
請求項14記載の発明は、
請求項11若しくは請求項13記載の発明である光スイッチの製造方法において、
前記不純物が、
前記光導波路層を形成する半導体材料がSiGe系の場合にAuであることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0033】
請求項15記載の発明は、
請求項11若しくは請求項13記載の発明である光スイッチの製造方法において、
前記不純物が、
前記光導波路層を形成する半導体材料がGaAs系の場合にCrであることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0034】
請求項16記載の発明は、
請求項11若しくは請求項13記載の発明である光スイッチの製造方法において、
前記不純物が、
前記光導波路層を形成する半導体材料がInGaAsP系若しくはInP系の場合にFeであることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1及び図2は本発明に係る光スイッチの一実施例を示す平面図及び断面図である。
【0036】
図1において1及び3は図5と同一符号を付してあり、11は再結合準位を増加させた”X字状”の光導波路である。基板1上には”X字状”の光導波路11が形成され、”X字状”の光導波路11の交差部分には電極3が形成される。
【0037】
一方、図2は図1中”B−B’”における断面図であり、4,5,7,8,9及び10は図6と同一符号を付してあり、12は再結合準位を増加させた光導波路層である。
【0038】
InP基板5上であって図2中”DR21”及び”DR22”に示す部分にはp型不純物であるZnが拡散され、その後、InP基板5上には再結合準位を増加させた光導波路層12,InP層7及びInGaAsP層8が順次形成される。
【0039】
また、図2中”DR23”に示す部分にはp型不純物であるZnが拡散され、図2中”DR23”に示す拡散領域以外の部分には酸化膜9が形成され、酸化膜9及び図2中”DR23”に示す拡散領域上には電極10が形成され、InP基板5の裏面には電極4が形成される。
【0040】
ここで、図1に示す実施例の動作を説明する。特に再結合準位を増加させた光導波路層12の形成方法を中心に説明する。
【0041】
第1の再結合準位を増加させる方法としては、光導波路層12を形成するエピタキシャル成長の工程において、エピタキシャル成長温度を下げて当該光導波路層12内の再結合準位を増加させる。
【0042】
第2の再結合準位を増加させる方法としては、光導波路層12を形成するエピタキシャル成長の工程において、当該光導波路層12の成長に際して再結合準位を形成する不純物をドーピングして再結合準位を増加させる。
【0043】
但し、後者の再結合準位を増加させる方法では、光導波路層12に使用する材料の系列によってドーピングする不純物が異なる。
【0044】
例えば、”SiGe系”の材料では不純物は”Au”、”GaAs系”の材料では不純物は”Cr”、”InP系”の材料では不純物は”Fe”となる。
【0045】
すなわち、上述の両者の再結合準位を増加させる方法が行われた光導波路層12では、無処理の光導波路層と比較して増加した再結合準位によりキャリアの消滅が促進され、言い換えれば、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0046】
この結果、光導波路層12の再結合準位を増加させることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【0047】
なお、図1及び図2に示す実施例では光導波路層12に従来例と同様の”X字状”の光導波路を形成しているが、キャリア注入による屈折率変化により光信号の伝送経路を切り換える光スイッチであれば、光導波路の形状を何ら限定するものではない。
【0048】
また、図1及び図2に示す実施例では、InP基板5の上に光導波路層12,クラッド層であるInP層7及びキャップ層であるInGaAsP層8を形成しているが、InP基板5の上に光導波路層12及びコンタクト層を拡散若しくはイオン注入で形成しても構わない。
【0049】
また、基板を半絶縁性にして当該基板の裏面に下部のコンタクト層を拡散若しくはイオン注入で形成して、下部のコンタクト層の裏面に電極を形成しても構わない。この場合には、寄生容量が低減できる。
【0050】
また、図1及び図2に示す実施例では”InGaAsP系”の材料で光導波路層12を形成しているが、”SiGe系”、”GaAs系”若しくは”InP系”の材料で光導波路層12を形成しても構わない。
【0051】
また、図1及び図2に示す実施例では図2中”DR21”、”DR22”及び”DR23”に示すようなp型不純物であるZnを拡散する領域が例示されているが、必須の構成要素ではない。
【0052】
また、図1及び図2に示す実施例では光導波路層12上に順次クラッド層及びキャップ層を形成させる構造になっているが、光導波路層上に不純物拡散若しくはイオン注入で1対のコンタクト層を形成し、当該コンタクト層上に1対の電極を形成する構成であっても構わない。
【0053】
図3及び図4はこのような本発明に係る光スイッチの他の実施例を示す平面図及び断面図である。
【0054】
図3において1及び11は図1と同一符号を付してあり、13及び14は電極である。基板1上には”X字状”の光導波路11が形成され、”X字状”の光導波路11の交差部分には電極13が、電極13の近傍には電極14が形成される。
【0055】
一方、図4は図3中”C−C’”における断面図であり、図4において13及び14は図3と同一符号を付してあり、15は半導体の基板、16は再結合準位を増加させた光導波路層、17及び18はコンタクト層、19はSiO2 等の絶縁膜である。
【0056】
半導体の基板15上には再結合準位を増加させた光導波路層16が形成され、光導波路層16上には不純物拡散若しくはイオン注入でコンタクト層17及び18を形成する。そして、コンタクト層17及び18上以外の部分に絶縁膜19を形成し、コンタクト層17及び18上に電極13及び14を形成する。
【0057】
ここで、図3及び図4に示す実施例の動作や、光導波路層16の形成方法に関しては図1及び図2に示す実施例と同様であるので説明は省略する。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15及び請求項16の発明によれば、光導波路層の再結合準位を増加させることにより、キャリアの寿命が短縮されるので、より短いスイッチング速度で動作が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光スイッチの一実施例を示す平面図である。
【図2】本発明に係る光スイッチの一実施例を示す断面図である。
【図3】本発明に係る光スイッチの他の実施例を示す平面図である。
【図4】本発明に係る光スイッチの他の実施例を示す断面図である。
【図5】従来の光スイッチの一例を示す平面図である。
【図6】従来の光スイッチの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1,15 基板
2,11 光導波路
3,4,10,13,14 電極
5 InP基板
6,12,16 光導波路層
7 InP層
8 InGaAsP層
9,19 酸化膜
17,18 コンタクト層[0001]
The present invention relates to an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection, and more particularly to an optical switch that can operate at a shorter switching speed and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Current communication networks such as a LAN (Local Area Network) and a WAN (Wide Area Network) generally use a communication method in which information is transmitted using electric signals.
[0003]
Communication methods for transmitting information using optical signals are only used in backbone networks for transmitting large amounts of data and some other networks. In addition, these networks are “point to point” communications, and at present the communication networks that can be called “photonic networks” have not been developed.
[0004]
In order to realize such a “photonic network”, an “optical router” or “optical switching hub” having the same function as a device such as a router or a switching hub for switching a transmission destination of an electric signal is required. .
[0005]
Further, such a device requires an optical switch for switching a transmission path at high speed, and a device using a ferroelectric material such as lithium niobate or PLZT (Lead Lanthanum Zirconate Titanate) or an optical path waveguide formed in a semiconductor. There is a type in which a carrier is injected into a semiconductor to change a refractive index to switch a transmission path of an optical signal.
[0006]
"K. Ishida, H. Nakamura, H. matsumura, T. Kadoi, H. Inoue: InGaAsP / InP optical switches using carrier induced reciprocal reciprocating index, p. Describes an example of the latter optical switch.
[0007]
5 and 6 are a plan view and a sectional view, respectively, showing an example of a conventional optical switch described in the above-mentioned document. In FIG. 5,
[0008]
On the other hand, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line “AA ′” in FIG. 5, where 4 and 10 are electrodes, 5 is an InP substrate, 6 is an optical waveguide layer, 7 is an InP layer serving as a cladding layer, and 8 is a cap layer. Is an InGaAsP layer, and 9 is an oxide film such as SiO 2 .
[0009]
On the
[0010]
Further, Zn which is a p-type impurity is diffused in a portion indicated by “DR13” in FIG. 6, and an oxide film 9 is formed in a portion other than the diffusion region indicated by “DR13” in FIG. 6, the electrode 10 is formed on the diffusion region indicated by “DR13”, and the electrode 4 is formed on the back surface of the
[0011]
Here, the operation of the conventional example shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG. When the optical switch is "OFF", no current is supplied to the electrode 3 and the electrode (not shown) on the back surface of the substrate 1 (corresponding to the electrode 4 in FIG. 6).
[0012]
Therefore, since the refractive index does not change at the intersection of the “X-shaped”
[0013]
On the other hand, when the optical switch is “ON”, a current is supplied to the electrode 3 and an electrode (corresponding to the electrode 4 in FIG. 6) on the back surface of the substrate 1 (not shown), and carriers (electrons and holes) are generated at the intersection. Injected.
[0014]
For this reason, the refractive index immediately below the electrode 3 at the intersection of the “X-shaped”
[0015]
As a result, a current is supplied to the electrode to inject carriers (electrons and holes) into the intersection of the “X-shaped”
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional examples shown in FIGS. 5 and 6, as one factor for determining the switching speed, the carriers injected into the intersection of the
[0017]
Such a carrier life depends on many parameters such as a semiconductor material to be used and its carrier concentration, but the carrier life of GaAs or InP is generally said to be "10 -9 to 10 -10 seconds".
[0018]
That is, for example, when a material having a carrier lifetime of “10 −9 seconds” is used, it is theoretically difficult to make the switching speed of the optical switch shorter than “1 ns (10 −9 seconds)”. There was a problem.
Accordingly, an object of the present invention is to realize an optical switch that can operate at a shorter switching speed and a method of manufacturing the same.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the invention according to
In an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
By increasing the recombination level of the optical waveguide layer in which the optical waveguide through which the optical signal propagates is formed, the lifetime of carriers is shortened, and thus operation can be performed at a shorter switching speed.
[0020]
The invention according to
The optical switch according to
A semiconductor substrate, an optical waveguide layer having an increased recombination level on which the optical waveguide on which the optical signal propagates is formed on the semiconductor substrate, a contact layer formed on the optical waveguide layer, An electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate and on the contact layer to inject carriers and control the refractive index of the optical waveguide to switch the propagation path of the optical signal, thereby shortening the life of the carriers. Therefore, operation can be performed at a shorter switching speed.
[0021]
The invention according to claim 3 is
The optical switch according to
By providing a second contact layer on the back surface of the semiconductor substrate and forming the electrode on the second contact layer, the life of carriers is shortened, so that operation can be performed at a shorter switching speed.
[0022]
The invention according to claim 4 is
The optical switch according to
A semiconductor substrate;
An optical waveguide layer having an increased recombination level on the semiconductor substrate where an optical waveguide through which the optical signal propagates is formed; a pair of contact layers formed on the optical waveguide layer; An electrode that is formed on each of the layers and controls a refractive index of the optical waveguide by injecting a carrier to switch a propagation path of the optical signal; and an electrode formed on the optical waveguide layer other than on the contact layer. With the provision of the insulating film, the life of the carrier is shortened, so that the operation can be performed at a shorter switching speed.
[0023]
The invention according to
An optical switch according to any one of
The optical waveguide layer,
Since the lifetime of carriers is shortened by being formed of an InGaAsP-based semiconductor material, operation can be performed at a shorter switching speed.
[0024]
The invention according to claim 6 is
An optical switch according to any one of
The optical waveguide layer,
Since the carrier is shortened by being formed of the SiGe-based semiconductor material, the operation can be performed at a shorter switching speed.
[0025]
The invention according to
An optical switch according to any one of
The optical waveguide layer,
Since the carrier is shortened by being formed of a GaAs-based semiconductor material, operation can be performed at a shorter switching speed.
[0026]
The invention according to
An optical switch according to any one of
The optical waveguide layer,
Since the lifetime of carriers is shortened by being formed of an InP-based semiconductor material, operation can be performed at a shorter switching speed.
[0027]
The invention according to claim 9 is
A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Forming an optical waveguide layer by lowering the epitaxial growth temperature on the semiconductor substrate, forming a contact layer on the optical waveguide layer, and forming electrodes on the back surface of the semiconductor substrate and the contact layer, respectively. , The life of the carrier is shortened, so that operation at a shorter switching speed becomes possible.
[0028]
The invention according to claim 10 is
A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Forming an optical waveguide layer on the semiconductor substrate by lowering the epitaxial growth temperature, forming a contact layer on the optical waveguide layer, forming a second contact layer on the back surface of the semiconductor substrate, Forming the electrodes on the back surface of the second contact layer and on the contact layer, respectively, thereby shortening the life of the carriers, thereby enabling operation at a shorter switching speed.
[0029]
The invention according to claim 11 is
A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Doping an impurity that forms a recombination level on a semiconductor substrate to form an optical waveguide layer; forming a contact layer on the optical waveguide layer; and forming a contact layer on the back surface of the semiconductor substrate and the contact layer. Since the steps of forming the respective electrodes are performed, the life of the carriers is shortened, so that the operation can be performed at a shorter switching speed.
[0030]
The invention according to
A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Forming an optical waveguide layer by lowering the epitaxial growth temperature on the semiconductor substrate; forming a pair of contact layers by impurity diffusion or ion implantation on the optical waveguide layer; Since the method includes a step of forming an insulating film in a portion other than on the contact layer and a step of forming a pair of electrodes on the contact layer, the life of carriers is shortened. Becomes possible.
[0031]
The invention according to
A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Doping an impurity for forming a recombination level on a semiconductor substrate to form an optical waveguide layer; forming a pair of contact layers on the optical waveguide layer by impurity diffusion or ion implantation; Since the process of forming an insulating film on a portion of the waveguide layer other than on the contact layer and the process of forming a pair of electrodes on the contact layer, respectively, shortens the life of carriers. , Operation at a shorter switching speed.
[0032]
The invention according to claim 14 is
In the method for manufacturing an optical switch according to claim 11 or 13,
The impurity is
When the semiconductor material forming the optical waveguide layer is Au when the semiconductor material is SiGe-based, the lifetime of the carrier is shortened, so that the operation can be performed at a shorter switching speed.
[0033]
The invention according to claim 15 is
In the method for manufacturing an optical switch according to claim 11 or 13,
The impurity is
When the semiconductor material forming the optical waveguide layer is Cr when the semiconductor material is GaAs, the life of the carrier is shortened, so that the operation can be performed at a shorter switching speed.
[0034]
The invention according to claim 16 is
In the method for manufacturing an optical switch according to claim 11 or 13,
The impurity is
When the semiconductor material forming the optical waveguide layer is InGaAsP-based or InP-based Fe and the semiconductor material is Fe, the life of the carrier is shortened, so that the operation can be performed at a shorter switching speed.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are a plan view and a sectional view showing an embodiment of the optical switch according to the present invention.
[0036]
1,
[0037]
On the other hand, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line "BB '" in FIG. 1, and 4, 5, 7, 8, 9, and 10 are denoted by the same reference numerals as in FIG. It is an optical waveguide layer that has been increased.
[0038]
The Zn, which is a p-type impurity, is diffused in portions indicated by “DR21” and “DR22” in FIG. 2 on the
[0039]
Further, Zn which is a p-type impurity is diffused in a portion indicated by "DR23" in FIG. 2, and an oxide film 9 is formed in a portion other than the diffusion region indicated by "DR23" in FIG. 2, the electrode 10 is formed on the diffusion region indicated by “DR23”, and the electrode 4 is formed on the back surface of the
[0040]
Here, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. In particular, a method of forming the
[0041]
As a method of increasing the first recombination level, in the step of epitaxial growth for forming the
[0042]
As a method of increasing the second recombination level, in the step of epitaxial growth for forming the
[0043]
However, in the latter method of increasing the recombination level, the impurity to be doped differs depending on the material series used for the
[0044]
For example, the impurity is “Au” in the “SiGe-based” material, “Cr” in the “GaAs-based” material, and “Fe” in the “InP-based” material.
[0045]
That is, in the
[0046]
As a result, by increasing the recombination level of the
[0047]
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, an "X-shaped" optical waveguide similar to the conventional example is formed in the
[0048]
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
[0049]
Alternatively, the substrate may be semi-insulating, and a lower contact layer may be formed on the back surface of the substrate by diffusion or ion implantation, and an electrode may be formed on the back surface of the lower contact layer. In this case, the parasitic capacitance can be reduced.
[0050]
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
[0051]
In addition, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a region for diffusing Zn which is a p-type impurity as shown by “DR21”, “DR22” and “DR23” in FIG. Not an element.
[0052]
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the cladding layer and the cap layer are sequentially formed on the
[0053]
3 and 4 are a plan view and a sectional view showing another embodiment of the optical switch according to the present invention.
[0054]
In FIG. 3, 1 and 11 have the same reference numerals as in FIG. 1, and 13 and 14 are electrodes. An “X-shaped” optical waveguide 11 is formed on the
[0055]
On the other hand, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line “CC ′” in FIG. 3. In FIG. 4, 13 and 14 are denoted by the same reference numerals as in FIG. 3, 15 is a semiconductor substrate, and 16 is a recombination level. The optical waveguide layers 17 and 18 are contact layers, and 19 is an insulating film such as SiO 2 .
[0056]
An optical waveguide layer 16 having an increased recombination level is formed on a semiconductor substrate 15, and contact layers 17 and 18 are formed on the optical waveguide layer 16 by impurity diffusion or ion implantation. Then, an insulating film 19 is formed on portions other than on the contact layers 17 and 18, and
[0057]
Here, the operation of the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 and the method of forming the optical waveguide layer 16 are the same as those in the embodiment shown in FIGS.
[0058]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of an optical switch according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the optical switch according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the optical switch according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the optical switch according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing an example of a conventional optical switch.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional optical switch.
[Explanation of symbols]
1, 15
Claims (16)
前記光信号が伝播する光導波路が形成される光導波路層の再結合準位を増加させたことを特徴とする光スイッチ。In an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
An optical switch, wherein a recombination level of an optical waveguide layer in which an optical waveguide through which the optical signal propagates is formed is increased.
この半導体基板上であって前記光信号が伝播する光導波路が形成される再結合準位を増加させた光導波路層と、
この光導波路層上に形成されたコンタクト層と、
前記半導体基板の裏面及び前記コンタクト層上にそれぞれ形成されキャリアを注入して前記光導波路の屈折率を制御して前記光信号の伝播経路を切り換える電極とを備えたことを特徴とする
請求項1記載の光スイッチ。A semiconductor substrate;
An optical waveguide layer having an increased recombination level on which the optical waveguide on which the optical signal propagates is formed on the semiconductor substrate,
A contact layer formed on the optical waveguide layer;
2. An electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate and on the contact layer, the carrier being injected to control a refractive index of the optical waveguide to switch a propagation path of the optical signal. An optical switch as described.
請求項2記載の光スイッチ。3. The optical switch according to claim 2, wherein a second contact layer is provided on a back surface of the semiconductor substrate, and the electrode is formed on the second contact layer.
この半導体基板上であって前記光信号が伝播する光導波路が形成される再結合準位を増加させた光導波路層と、
この光導波路層上に形成された1対のコンタクト層と、
このコンタクト層上にそれぞれ形成されキャリアを注入して前記光導波路の屈折率を制御して前記光信号の伝播経路を切り換える電極と、
前記光導波路層上であって前記コンタクト層上以外の部分に形成された絶縁膜とを備えたことを特徴とする
請求項1記載の光スイッチ。A semiconductor substrate;
An optical waveguide layer having an increased recombination level on which the optical waveguide on which the optical signal propagates is formed on the semiconductor substrate,
A pair of contact layers formed on the optical waveguide layer,
An electrode formed on the contact layer to inject carriers and control the refractive index of the optical waveguide to switch the propagation path of the optical signal;
2. The optical switch according to claim 1, further comprising: an insulating film formed on the optical waveguide layer and in a portion other than on the contact layer.
InGaAsP系の半導体材料で形成されたことを特徴とする
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。The optical waveguide layer,
The optical switch according to claim 1, wherein the optical switch is formed of an InGaAsP-based semiconductor material.
SiGe系の半導体材料で形成されたことを特徴とする
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。The optical waveguide layer,
The optical switch according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical switch is formed of a SiGe-based semiconductor material.
GaAs系の半導体材料で形成されたことを特徴とする
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。The optical waveguide layer,
The optical switch according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical switch is formed of a GaAs-based semiconductor material.
InP系の半導体材料で形成されたことを特徴とする
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光スイッチ。The optical waveguide layer,
The optical switch according to claim 1, wherein the optical switch is formed of an InP-based semiconductor material.
半導体基板上にエピタキシャル成長温度を下げて光導波路層を形成する工程と、
前記光導波路層上にコンタクト層を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面及び前記コンタクト層上にそれぞれ電極を形成する工程と
から成ることを特徴とする光スイッチの製造方法。A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Forming an optical waveguide layer by lowering the epitaxial growth temperature on the semiconductor substrate;
Forming a contact layer on the optical waveguide layer;
Forming an electrode on each of the back surface of the semiconductor substrate and the contact layer.
半導体基板上にエピタキシャル成長温度を下げて光導波路層を形成する工程と、
前記光導波路層上にコンタクト層を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面に第2のコンタクト層を形成する工程と、
前記第2のコンタクト層の裏面及び前記コンタクト層上にそれぞれ電極を形成する工程と
から成ることを特徴とする光スイッチの製造方法。A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Forming an optical waveguide layer by lowering the epitaxial growth temperature on the semiconductor substrate;
Forming a contact layer on the optical waveguide layer;
Forming a second contact layer on the back surface of the semiconductor substrate;
Forming an electrode on the back surface of the second contact layer and on the contact layer, respectively.
半導体基板上に再結合準位を形成する不純物をドーピングして光導波路層を形成する工程と、
前記光導波路層上にコンタクト層を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面及び前記コンタクト層上にそれぞれ電極を形成する工程と
から成ることを特徴とする光スイッチの製造方法。A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Forming an optical waveguide layer by doping an impurity that forms a recombination level on the semiconductor substrate;
Forming a contact layer on the optical waveguide layer;
Forming an electrode on each of the back surface of the semiconductor substrate and the contact layer.
半導体基板上にエピタキシャル成長温度を下げて光導波路層を形成する工程と、
前記光導波路層上に不純物拡散若しくはイオン注入によって1対のコンタクト層を形成する工程と、
前記光導波路層上であって前記コンタクト層上以外の部分に絶縁膜を形成する工程と、
前記コンタクト層上にそれぞれ1対の電極を形成する工程とから成ることを特徴とする光スイッチの製造方法。A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Forming an optical waveguide layer by lowering the epitaxial growth temperature on the semiconductor substrate;
Forming a pair of contact layers on the optical waveguide layer by impurity diffusion or ion implantation;
Forming an insulating film on the optical waveguide layer and on a portion other than on the contact layer;
Forming a pair of electrodes on the contact layer, respectively.
半導体基板上に再結合準位を形成する不純物をドーピングして光導波路層を形成する工程と、
前記光導波路層上に不純物拡散若しくはイオン注入によって1対のコンタクト層を形成する工程と、
前記光導波路層上であって前記コンタクト層上以外の部分に絶縁膜を形成する工程と、
前記コンタクト層上にそれぞれ1対の電極を形成する工程とから成ることを特徴とする光スイッチの製造方法。A method for manufacturing an optical switch that switches a transmission path of an optical signal by a change in refractive index due to carrier injection,
Forming an optical waveguide layer by doping an impurity that forms a recombination level on the semiconductor substrate;
Forming a pair of contact layers on the optical waveguide layer by impurity diffusion or ion implantation;
Forming an insulating film on the optical waveguide layer and on a portion other than on the contact layer;
Forming a pair of electrodes on the contact layer, respectively.
前記光導波路層を形成する半導体材料がSiGe系の場合にAuであることを特徴とする
請求項11若しくは請求項13記載の光スイッチの製造方法。The impurity is
14. The method of manufacturing an optical switch according to claim 11, wherein the semiconductor material forming the optical waveguide layer is Au when the semiconductor material is SiGe-based.
前記光導波路層を形成する半導体材料がGaAs系の場合にCrであることを特徴とする
請求項11若しくは請求項13記載の光スイッチの製造方法。The impurity is
14. The method according to claim 11, wherein the semiconductor material forming the optical waveguide layer is Cr when the semiconductor material is GaAs.
前記光導波路層を形成する半導体材料がInGaAsP系若しくはInP系の場合にFeであることを特徴とする
請求項11若しくは請求項13記載の光スイッチの製造方法。The impurity is
14. The method according to claim 11, wherein the semiconductor material forming the optical waveguide layer is Fe when the semiconductor material is InGaAsP or InP.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002182296A JP2004029171A (en) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | Optical switch and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002182296A JP2004029171A (en) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | Optical switch and its manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004029171A true JP2004029171A (en) | 2004-01-29 |
Family
ID=31178847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002182296A Withdrawn JP2004029171A (en) | 2002-06-24 | 2002-06-24 | Optical switch and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004029171A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005266632A (en) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Yokogawa Electric Corp | Optical switch |
JP2005345898A (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Yokogawa Electric Corp | Optical switch |
JP2006023517A (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Yokogawa Electric Corp | Optical signal exchange device |
JP2006113178A (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Yokogawa Electric Corp | Optical switch |
-
2002
- 2002-06-24 JP JP2002182296A patent/JP2004029171A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005266632A (en) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Yokogawa Electric Corp | Optical switch |
JP2005345898A (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Yokogawa Electric Corp | Optical switch |
JP4678143B2 (en) * | 2004-06-04 | 2011-04-27 | 横河電機株式会社 | Light switch |
JP2006023517A (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Yokogawa Electric Corp | Optical signal exchange device |
JP4636426B2 (en) * | 2004-07-08 | 2011-02-23 | 横河電機株式会社 | Optical signal switching device |
JP2006113178A (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Yokogawa Electric Corp | Optical switch |
US7167609B2 (en) | 2004-10-13 | 2007-01-23 | Yokogawa Electric Corporation | Optical switch |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5367582A (en) | Vertically-coupled arrow modulators or switches on silicon | |
US6853658B1 (en) | Optical logical circuits based on lasing semiconductor optical amplifiers | |
JPH11243257A (en) | Vertical cavity surface-emitting laser having individual optical current guide | |
JP2943510B2 (en) | Tunable semiconductor laser device | |
JP2004029171A (en) | Optical switch and its manufacturing method | |
JP2005116644A (en) | Semiconductor opto-electronic waveguide | |
JP2004020909A (en) | Optical switch | |
JP2004029172A (en) | Optical switch and its manufacturing method | |
US6891986B2 (en) | Optical switch | |
US7200290B2 (en) | Optical switch | |
JP4154663B2 (en) | Light switch | |
JP2004327992A (en) | Semiconductor laser | |
JPS61289689A (en) | Semiconductor light emission device | |
JP4438350B2 (en) | Light switch | |
US7016558B2 (en) | Integrated optical device and fabricating method thereof | |
JP4158098B2 (en) | Driving method of optical switch and driving circuit using the same | |
JPS58219789A (en) | Embedded type optical semiconductor device | |
JP2005062495A (en) | Optical switch | |
JPS61220389A (en) | Integrated type semiconductor laser | |
JP2004279898A (en) | Optical switch | |
TW202220315A (en) | Optoelectronic devices with tunable optical mode and carrier distribution in the waveguides | |
JPS60137087A (en) | Semiconductor laser device | |
JPH1140897A (en) | Semiconductor laser element and its manufacture | |
KR970031124A (en) | Vertical Resonator Surface Emitting Laser Diode | |
JP2005025086A (en) | Optical switch and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050913 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060220 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060418 |