JP2020115497A - 光検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
シリコン基板の上に形成され、ゲルマニウム層を光吸収層に持つ複数のフォトダイオードと、
前記シリコン基板の1つの隅に関わる2辺に対し、各々平行に配置された集積回路を2つ備え、
2つの前記集積回路は各々、前記シリコン基板の上に形成された2つ以上の前記フォトダイオードと接続され、
前記集積回路は、各前記フォトダイオードと等距離に配置され、
各前記集積回路に対応する前記フォトダイオードの数は等しい、
ことを特徴とする光検出器。
シリコン基板の上に形成され、ゲルマニウム層を光吸収層に持つ複数のフォトダイオードと、
前記シリコン基板にモノリシック集積された集積回路を2つ以上備え、
2つ以上の前記集積回路は各々、前記シリコン基板の上に形成された2つ以上の前記フォトダイオードと接続され、
前記集積回路は、各前記フォトダイオードと等距離に配置され、
各前記集積回路に対応する前記フォトダイオードの数は等しい、
ことを特徴とする光検出器。
構成1または2に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
シリコン基板と、
前記シリコン基板の上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に形成され、第一の導電型不純物がドーピングされたシリコン領域を含むシリコンコア層と、
前記シリコンコア層に接続されたシリコン導波路層と、
前記シリコンコア層の上に形成され、第二の導電型不純物がドーピングされた領域を含むゲルマニウム層と、
前記シリコンコア層および前記ゲルマニウム層の上に形成された上部クラッド層と、
前記シリコン領域および前記ゲルマニウム層の領域にそれぞれ接続された電極を備える
ことを特徴とする光検出器。
構成1または2に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
シリコン基板と、
前記シリコン基板の上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に形成されたシリコンコア層と、
前記シリコンコア層に接続されたシリコン導波路層と、
前記シリコンコア層の上に形成され、異なる導電型不純物がドーピングされた2つのゲルマニウム領域を含むゲルマニウム層と、
前記シリコンコア層および前記ゲルマニウム層の上に形成された上部クラッド層と、
前記ゲルマニウム層の2つの前記ゲルマニウム領域にそれぞれ接続された電極を備える
ことを特徴とする光検出器。
構成1または2に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
シリコン基板と、
前記シリコン基板の上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に形成され、異なる導電型不純物がドーピングされた2つのシリコン領域を含むシリコンコア層と、
前記シリコンコア層に接続されたシリコン導波路層と、
前記シリコンコア層の上に2つの前記シリコン領域に跨って形成されたゲルマニウム層と、
前記シリコンコア層および前記ゲルマニウム層の上に形成された上部クラッド層と、
2つの前記シリコン領域にそれぞれ接続された電極を備える、
ことを特徴とする光検出器。
構成1または2に記載の光検出器において、前記集積回路は、前記接続するフォトダイオードを囲うように配置した熱伝導体を備え、
前記熱伝導体は上部クラッド層の中、または上に配置されている金属または高熱伝導材料である、
ことを特徴とする光検出器。
構成3ないし5のいずれか1項に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
前記ゲルマニウム層に熱を与えるためのヒータを備え、
前記ヒータは前記上部クラッド層の中、または上に配置されている、
ことを特徴とする光検出器。
構成3ないし5のいずれか1項に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
前記ゲルマニウム層に熱を与えるためのヒータを備え、
前記ヒータは前記シリコンコア層の上部に形成された線状の導電性領域である、
ことを特徴とする光検出器。
図8は本発明の実施例1の光検出器の典型的な配置例である。本発明の光検出器では、一つの隅に2つのGePD群210211が配置されたシリコンフォトニクスチップ200の一つの隅において、集積回路201と202が囲うように配置される。集積回路201にはGePD群210が、集積回路202にはGePD群211が対応するように配置され、各GePD群のGePDが各集積回路から等距離になるように配置される。
図11は、本発明の実施例2の構成を示す図である。実施例2は、シリコンフォトニクスチップ200のシリコン基板の上に、集積回路201、202がモノリシック集積された例である。GePD群はシリコンフォトニクスチップ200の上で、モノリシック集積された集積回路201と202によって囲われるように配置される。集積回路201にはGePD群210が、集積回路202にはGePD群211が各集積回路から等距離になるように配置される。集積回路201、202はモノリシック集積されているため、2つである必要は無く、3つ以上の集積回路が有っても良い。
図13は、本発明の実施例3の構成を示す図である。実施例1の配置に加えて、電気配線以外の熱伝導体212、213を追加した例である。熱伝導体212、213は、集積回路201、202から配線されており、集積回路からの熱を伝えるヒートポンプの役割を果たす。熱伝導体212、213は、上部クラッド層103の中または上に配線された金属または高熱伝導材料であることができ、所望の熱伝導を確保するために充分な熱伝導率と厚みまたは幅を有する配線とすることができる。実施例3では、GePD群210、211に、集積回路201、202が発する熱を加える事が主目的であるため、熱伝導体212、213はGePD群を囲うように配置される。
図14は、本発明の実施例4の構成を示す図である。実施例4は、実施例1の配置に加えて、ヒータ221〜228を配置した例である。集積回路201、202からの熱だけではGePD群210、211を加熱するのに不十分だった場合に、補助的な熱を与えるためのヒータを配置した実施例である。
101 シリコン(Si)基板
102 下部クラッド層
103 上部クラッド層
110 (シリコン)コア層
111、 p型Siスラブ
112、113、 p++Si電極部
114、 ゲルマニウム(Ge)層
115、 n型ゲルマニウム(Ge)領域
116、117、118、 電極
121 p型ゲルマニウム領域
122 n型ゲルマニウム領域
123 領域
124p p型シリコン領域
124n n型シリコン領域
125 シリコン電極部
1101 導波路層
1102 シリコンスラブ
130、131、221〜228 抵抗体(ヒータ)
200 シリコンフォトニクスチップ
201、202、251、252 集積回路
210、211 GePD群
220、221 温度分布
212、213 熱伝導体
900 局発光源
901 偏波分離器
940、941 光ハイブリッド
Claims (8)
- シリコン基板の上に形成され、ゲルマニウム層を光吸収層に持つ複数のフォトダイオードと、
前記シリコン基板の1つの隅に関わる2辺に対し、各々平行に配置された集積回路を2つ備え、
2つの前記集積回路は各々、前記シリコン基板の上に形成された2つ以上の前記フォトダイオードと接続され、
前記集積回路は、各前記フォトダイオードと等距離に配置され、
各前記集積回路に対応する前記フォトダイオードの数は等しい、
ことを特徴とする光検出器。 - シリコン基板の上に形成され、ゲルマニウム層を光吸収層に持つ複数のフォトダイオードと、
前記シリコン基板にモノリシック集積された集積回路を2つ以上備え、
2つ以上の前記集積回路は各々、前記シリコン基板の上に形成された2つ以上の前記フォトダイオードと接続され、
前記集積回路は、各前記フォトダイオードと等距離に配置され、
各前記集積回路に対応する前記フォトダイオードの数は等しい、
ことを特徴とする光検出器。 - 請求項1または2に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
シリコン基板と、
前記シリコン基板の上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に形成され、第一の導電型不純物がドーピングされたシリコン領域を含むシリコンコア層と、
前記シリコンコア層に接続されたシリコン導波路層と、
前記シリコンコア層の上に形成され、第二の導電型不純物がドーピングされた領域を含むゲルマニウム層と、
前記シリコンコア層および前記ゲルマニウム層の上に形成された上部クラッド層と、
前記シリコン領域および前記ゲルマニウム層の領域にそれぞれ接続された電極を備える
ことを特徴とする光検出器。 - 請求項1または2に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
シリコン基板と、
前記シリコン基板の上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に形成されたシリコンコア層と、
前記シリコンコア層に接続されたシリコン導波路層と、
前記シリコンコア層の上に形成され、異なる導電型不純物がドーピングされた2つのゲルマニウム領域を含むゲルマニウム層と、
前記シリコンコア層および前記ゲルマニウム層の上に形成された上部クラッド層と、
前記ゲルマニウム層の2つの前記ゲルマニウム領域にそれぞれ接続された電極を備える
ことを特徴とする光検出器。 - 請求項1または2に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
シリコン基板と、
前記シリコン基板の上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に形成され、異なる導電型不純物がドーピングされた2つのシリコン領域を含むシリコンコア層と、
前記シリコンコア層に接続されたシリコン導波路層と、
前記シリコンコア層の上に2つの前記シリコン領域に跨って形成されたゲルマニウム層と、
前記シリコンコア層および前記ゲルマニウム層の上に形成された上部クラッド層と、
2つの前記シリコン領域にそれぞれ接続された電極を備える、
ことを特徴とする光検出器。 - 請求項1または2に記載の光検出器において、前記集積回路は、前記接続するフォトダイオードを囲うように配置した熱伝導体を備え、
前記熱伝導体は上部クラッド層の中、または上に配置されている金属または高熱伝導材料である、
ことを特徴とする光検出器。 - 請求項3ないし5のいずれか1項に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
前記ゲルマニウム層に熱を与えるためのヒータを備え、
前記ヒータは前記上部クラッド層の中、または上に配置されている、
ことを特徴とする光検出器。 - 請求項3ないし5のいずれか1項に記載の光検出器において、前記フォトダイオードは、
前記ゲルマニウム層に熱を与えるためのヒータを備え、
前記ヒータは前記シリコンコア層の上部に形成された線状の導電性領域である、
ことを特徴とする光検出器。
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