JP3456143B2 - 積層材料および光機能素子 - Google Patents
積層材料および光機能素子Info
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1225—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths comprising photonic band-gap structures or photonic lattices
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトニック（光
学的）バンドギャップ特性又はフィルター特性及び発光
特性を示す積層材料及びその積層材料を用いた光機能素
子に関する。
学的）バンドギャップ特性又はフィルター特性及び発光
特性を示す積層材料及びその積層材料を用いた光機能素
子に関する。
【０００２】
【関連技術】フォトニックバンドギャップは、屈折率の
異なるＡＢ二種の材料を二周期以上にわたって周期性を
有する構造とすることによって特定の波長の光の透過性
を抑制する機能であり、例えば、図１に示すごとく、屈
折率の異なるＡＢ二層の積層構造を二周期以上にわたっ
て周期的に基板Ｃ上に積層することにより実現される。
異なるＡＢ二種の材料を二周期以上にわたって周期性を
有する構造とすることによって特定の波長の光の透過性
を抑制する機能であり、例えば、図１に示すごとく、屈
折率の異なるＡＢ二層の積層構造を二周期以上にわたっ
て周期的に基板Ｃ上に積層することにより実現される。
【０００３】一方、フィルター特性は、例えば、図３に
示すごとく、フォトニックバンドギャップの積層構造の
一部にＡ層あるいはＢ層と層厚の異なる層領域Ｄを挟み
込むことにより実現される。このＤ層は欠陥層と呼ばれ
る。
示すごとく、フォトニックバンドギャップの積層構造の
一部にＡ層あるいはＢ層と層厚の異なる層領域Ｄを挟み
込むことにより実現される。このＤ層は欠陥層と呼ばれ
る。
【０００４】フォトニックバンドギャップのエネルギー
幅はＡ層およびＢ層の屈折率差に比例するため、半導体
（例えば、シリコン層等）と絶縁体（例えば、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜、或いは空気層等）のような屈
折率差の大きい材料を積層することが重要である。
幅はＡ層およびＢ層の屈折率差に比例するため、半導体
（例えば、シリコン層等）と絶縁体（例えば、シリコン
酸化膜、シリコン窒化膜、或いは空気層等）のような屈
折率差の大きい材料を積層することが重要である。
【０００５】一般的な積層構造の作製方法としては気相
成長法が多用されている。この気相成長方法は、基板Ｃ
の結晶構造と一致する構造を持つ層の成長に最も適して
いる。しかし、フォトニックバンドギャップ特性を示す
積層構造は、半導体と絶縁体、あるいは結晶とアモルフ
ァスのように結晶構造の異なる二層の積層のため、気相
成長法によって界面の平坦性と結晶構造の完全性を維持
して作製するのは困難であった。
成長法が多用されている。この気相成長方法は、基板Ｃ
の結晶構造と一致する構造を持つ層の成長に最も適して
いる。しかし、フォトニックバンドギャップ特性を示す
積層構造は、半導体と絶縁体、あるいは結晶とアモルフ
ァスのように結晶構造の異なる二層の積層のため、気相
成長法によって界面の平坦性と結晶構造の完全性を維持
して作製するのは困難であった。
【０００６】具体的事例として、アモルファスシリコン
とシリコン酸化膜（アモルファス）の二層の周期的積層
構造によるフォトニックバンドギャップ構造の成長に関
する報告がある。しかし、太陽電池を除く半導体素子で
はアモルファスは使われていない。結晶シリコンが必要
となる場合には、この方法には問題がある。
とシリコン酸化膜（アモルファス）の二層の周期的積層
構造によるフォトニックバンドギャップ構造の成長に関
する報告がある。しかし、太陽電池を除く半導体素子で
はアモルファスは使われていない。結晶シリコンが必要
となる場合には、この方法には問題がある。
【０００７】一方、エピタキシャル成長した層の表面を
短冊状にエッチし、周期的な縞状の台形を形成した二枚
の化合物半導体を９０度回転しボンディングした構造を
四周期積層したフォトニックバンドギャップ構造の報告
がある。この構造では大気と半導体の積層で屈折率差を
とるが、貼り合わせに熱処理を用いるため、結晶品質に
問題がある。このほかにも数例の報告があるが、積層さ
れる結晶の品質あるいは周期構造の均一性などに課題が
ある。
短冊状にエッチし、周期的な縞状の台形を形成した二枚
の化合物半導体を９０度回転しボンディングした構造を
四周期積層したフォトニックバンドギャップ構造の報告
がある。この構造では大気と半導体の積層で屈折率差を
とるが、貼り合わせに熱処理を用いるため、結晶品質に
問題がある。このほかにも数例の報告があるが、積層さ
れる結晶の品質あるいは周期構造の均一性などに課題が
ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点に鑑みなされたもので、結晶品質の低下
がなく、周期性も正確に形成されかつ気相成長方法によ
らずに製造される積層材料並びに当該積層材料を用いた
光機能素子を提供することを目的とする。
来技術の問題点に鑑みなされたもので、結晶品質の低下
がなく、周期性も正確に形成されかつ気相成長方法によ
らずに製造される積層材料並びに当該積層材料を用いた
光機能素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の積層材料は、屈折率の相異なる二つの層Ａ
及びＢからなる積層を基板貼り合わせ法によって二周期
以上周期的に積層させた多周期積層構造を有しかつ該多
周期積層構造の少なくとも一つの層の面内に屈折率の異
なる周期性をもたせたことを特徴とする。この構成の積
層材料は、膜厚方向のフォトニックバンドギャップ特性
を有している。上記多周期積層構造は基板Ｃ上に積層さ
れる。
に、本発明の積層材料は、屈折率の相異なる二つの層Ａ
及びＢからなる積層を基板貼り合わせ法によって二周期
以上周期的に積層させた多周期積層構造を有しかつ該多
周期積層構造の少なくとも一つの層の面内に屈折率の異
なる周期性をもたせたことを特徴とする。この構成の積
層材料は、膜厚方向のフォトニックバンドギャップ特性
を有している。上記多周期積層構造は基板Ｃ上に積層さ
れる。
【００１０】上記多周期積層構造の一部を非周期性構造
とすることによって、膜厚方向のフィルター特性を具備
した積層材料とすることができる。
とすることによって、膜厚方向のフィルター特性を具備
した積層材料とすることができる。
【００１１】上記基板貼り合わせ法としてスマートカッ
ト法を用いることによって、上記した積層材料をさらに
効率よくかつ精度よく作製することができるという有利
さがある。
ト法を用いることによって、上記した積層材料をさらに
効率よくかつ精度よく作製することができるという有利
さがある。
【００１２】上記多周期積層構造の少なくと一つの層の
面内に屈折率の異なる周期性を有する、例えば、穴列を
開穿することによって、三次元的なフォトニックバンド
ギャップ特性を有する積層材料とすることができる。
面内に屈折率の異なる周期性を有する、例えば、穴列を
開穿することによって、三次元的なフォトニックバンド
ギャップ特性を有する積層材料とすることができる。
【００１３】上記周期性の一部を非周期性とすることに
よって、例えば、上の例では穴列の一部を非周期性とす
ることによって、三次元的なフィルター特性を有する積
層材料とすることができる。
よって、例えば、上の例では穴列の一部を非周期性とす
ることによって、三次元的なフィルター特性を有する積
層材料とすることができる。
【００１４】上記Ａ層がシリコン酸化膜、上記Ｂ層がシ
リコン層、および上記基板Ｃがシリコン基板である構成
を採用するのが好適である。
リコン層、および上記基板Ｃがシリコン基板である構成
を採用するのが好適である。
【００１５】上記Ａ層がシリコン層、上記Ｂ層がシリコ
ン酸化膜、および上記基板Ｃが石英基板である構成を採
用することもできる。
ン酸化膜、および上記基板Ｃが石英基板である構成を採
用することもできる。
【００１６】上記シリコン酸化膜の代わりにシリコン窒
化膜を形成する構成とすることも可能である。
化膜を形成する構成とすることも可能である。
【００１７】上記シリコン層の代わりに化合物半導体層
を形成する構成とすることもできる。
を形成する構成とすることもできる。
【００１８】上記した三次元的なフォトニックバントギ
ャップ特性やフィルター特性を有する積層材料を用いて
光機能素子を製造することができる。この光機能素子と
しては、導波管、光通信変調器又は光検出器などをあげ
ることができる。
ャップ特性やフィルター特性を有する積層材料を用いて
光機能素子を製造することができる。この光機能素子と
しては、導波管、光通信変調器又は光検出器などをあげ
ることができる。
【００１９】また、非周期性構造の部分に発光機能を賦
与することにより、例えば、シリコン層にエルビウム
（Ｅｒ）等の希土類金属をドープした領域をｐ領域、ｎ
領域の間に形成することにより、発光が起こり、これを
レーザーとして取り出すことができる光機能素子を得る
ことが可能である。
与することにより、例えば、シリコン層にエルビウム
（Ｅｒ）等の希土類金属をドープした領域をｐ領域、ｎ
領域の間に形成することにより、発光が起こり、これを
レーザーとして取り出すことができる光機能素子を得る
ことが可能である。
【００２０】本発明に適用される基板貼り合わせ法は、
半導体と半導体の積層のみならず表面の平坦性さえよけ
ればあらゆる基板（例えば、合成石英とシリコン等）の
積層構造を作ることができる。
半導体と半導体の積層のみならず表面の平坦性さえよけ
ればあらゆる基板（例えば、合成石英とシリコン等）の
積層構造を作ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。なお、これらの実施の形態
は本発明の好ましい態様を例示したものであって、本発
明がこれらに限定されるものでないことはいうまでもな
い。図１は本発明の膜厚方向のフォトニックバンドギャ
ップ特性を有する積層構造の一例を示す側面的説明図で
ある。図２は図１のフォトニックバンドギャップ積層構
造の表面から複数個の穴を格子点状に周期的に規則正し
く開穿して作製された三次元的なフォトニックバンドギ
ャップ積層構造の上面的説明図である。
付図面に基づいて説明する。なお、これらの実施の形態
は本発明の好ましい態様を例示したものであって、本発
明がこれらに限定されるものでないことはいうまでもな
い。図１は本発明の膜厚方向のフォトニックバンドギャ
ップ特性を有する積層構造の一例を示す側面的説明図で
ある。図２は図１のフォトニックバンドギャップ積層構
造の表面から複数個の穴を格子点状に周期的に規則正し
く開穿して作製された三次元的なフォトニックバンドギ
ャップ積層構造の上面的説明図である。
【００２２】図３は本発明の膜厚方向のフィルター特性
を具備した積層構造の一例を示す側面的説明図である。
図４は図３のフィルター特性を具備した積層構造の表面
から複数個の穴を格子点状に周期的に規則正しく開穿す
るとともにその穴列の一部の格子点配置に不規則部分を
介在させることにより作製された三次元的なフィルター
特性を具備した積層構造の上面的説明図である。
を具備した積層構造の一例を示す側面的説明図である。
図４は図３のフィルター特性を具備した積層構造の表面
から複数個の穴を格子点状に周期的に規則正しく開穿す
るとともにその穴列の一部の格子点配置に不規則部分を
介在させることにより作製された三次元的なフィルター
特性を具備した積層構造の上面的説明図である。
【００２３】図５は導波路構造の一例を示し、基板Ｃ上
にＡ層とＢ層とを作製しＢ層に複数個の穴を一方向に開
穿しかつ不規則部分を設けた構造を示す斜視説明図であ
る。図６はＡ層上にＢ層を作製しＢ層に複数個の穴を二
方向に開穿しかつ不規則部分を設けた構造を示す説明図
である。図７は本発明の光機能素子の一例を示す上面説
明図である。図８は図７の一部断面拡大説明図である。
図９はスマートカット法による積層構造の作製手順を示
す説明図である。図１０は基板貼り合わせ法の一手法に
よる積層構造の作製手順を示す説明図である。
にＡ層とＢ層とを作製しＢ層に複数個の穴を一方向に開
穿しかつ不規則部分を設けた構造を示す斜視説明図であ
る。図６はＡ層上にＢ層を作製しＢ層に複数個の穴を二
方向に開穿しかつ不規則部分を設けた構造を示す説明図
である。図７は本発明の光機能素子の一例を示す上面説
明図である。図８は図７の一部断面拡大説明図である。
図９はスマートカット法による積層構造の作製手順を示
す説明図である。図１０は基板貼り合わせ法の一手法に
よる積層構造の作製手順を示す説明図である。
【００２４】図１において、１０は本発明の積層材料に
おける膜厚方向のフォトニックバンドギャップ積層構造
である。該積層構造１０は基板Ｃを有し、該基板Ｃ上に
屈折率の相異なる二つの層Ａ及びＢが一定の周期Ｐをも
って二周期以上（図示例では五周期）周期的に積層せし
められる。
おける膜厚方向のフォトニックバンドギャップ積層構造
である。該積層構造１０は基板Ｃを有し、該基板Ｃ上に
屈折率の相異なる二つの層Ａ及びＢが一定の周期Ｐをも
って二周期以上（図示例では五周期）周期的に積層せし
められる。
【００２５】図２において、１０ａは本発明の積層材料
における三次元的なフォトニックバンドギャップ積層構
造で、図１に示した膜厚方向のフォトニックバンドギャ
ップ積層構造１０の表面から複数個の穴１２を格子点状
に周期的に規則正しく開穿して作製される。
における三次元的なフォトニックバンドギャップ積層構
造で、図１に示した膜厚方向のフォトニックバンドギャ
ップ積層構造１０の表面から複数個の穴１２を格子点状
に周期的に規則正しく開穿して作製される。
【００２６】図３において、１１は本発明の積層材料に
おける膜厚方向のフィルター特性を具備した積層構造で
ある。該積層構造１１は基板Ｃを有し、該基板Ｃ上に屈
折率の相異なる二つの層Ａ及びＢが一定の周期Ｐをもっ
て二周期以上周期的に積層せしめられる点は前記した積
層構造１０と同様であるが、この積層構造１１の場合に
は前記積層構造１０の一部にＡ層あるいはＢ層と膜厚の
異なる層Ｄが挟み込まれ、一部に非周期性を有している
点で相違している。
おける膜厚方向のフィルター特性を具備した積層構造で
ある。該積層構造１１は基板Ｃを有し、該基板Ｃ上に屈
折率の相異なる二つの層Ａ及びＢが一定の周期Ｐをもっ
て二周期以上周期的に積層せしめられる点は前記した積
層構造１０と同様であるが、この積層構造１１の場合に
は前記積層構造１０の一部にＡ層あるいはＢ層と膜厚の
異なる層Ｄが挟み込まれ、一部に非周期性を有している
点で相違している。
【００２７】図４において、１１ａは本発明の積層材料
における三次元的なフィルター特性を具備した積層構造
である。該積層構造１１ａは図３に示した膜厚方向のフ
ィルター特性を具備した積層構造１１の表面から複数個
の穴１２を格子点状に周期的に規則正しく開穿するとと
もに一部の格子点状配置に非周期的部分又は不規則部分
（穴のないところ：キャビティと呼ばれる）１４を介在
させることにより作製される。
における三次元的なフィルター特性を具備した積層構造
である。該積層構造１１ａは図３に示した膜厚方向のフ
ィルター特性を具備した積層構造１１の表面から複数個
の穴１２を格子点状に周期的に規則正しく開穿するとと
もに一部の格子点状配置に非周期的部分又は不規則部分
（穴のないところ：キャビティと呼ばれる）１４を介在
させることにより作製される。
【００２８】これにより図の上下方向および左右方向に
それぞれ非周期性が存在し、これによってこの両方向に
特定の波長のみが透過しうる二次元のフィルター作用が
光の厚み方向（紙面に直角な方向）のフィルター作用に
付加され三次元のフィルター作用を有する素子（装置）
が形成される。
それぞれ非周期性が存在し、これによってこの両方向に
特定の波長のみが透過しうる二次元のフィルター作用が
光の厚み方向（紙面に直角な方向）のフィルター作用に
付加され三次元のフィルター作用を有する素子（装置）
が形成される。
【００２９】フィルター特性を具備した積層構造につい
て、図５及び図６によってさらに説明する。図５に示し
た積層構造は、基板Ｃ上にＡ層とＢ層とを作製し、Ｂ層
に複数個の穴１２を一方向に周期的に開穿しかつ非周期
的部分又は不規則部分（穴のないところ：キャビティ）
１４を設けたものである。この場合、Ｂ層の一方向に対
しては特定の波長の光のみが透過できる。
て、図５及び図６によってさらに説明する。図５に示し
た積層構造は、基板Ｃ上にＡ層とＢ層とを作製し、Ｂ層
に複数個の穴１２を一方向に周期的に開穿しかつ非周期
的部分又は不規則部分（穴のないところ：キャビティ）
１４を設けたものである。この場合、Ｂ層の一方向に対
しては特定の波長の光のみが透過できる。
【００３０】また、図６に示すように、Ｂ層に複数個の
穴１２を二方向に周期的に開穿しかつ非周期的部分又は
不規則部分（穴のないところ：キャビティ）１４を設け
ると、Ｂ層の二方向に対してそれぞれ特定の波長の光の
みが透過できるようになる。
穴１２を二方向に周期的に開穿しかつ非周期的部分又は
不規則部分（穴のないところ：キャビティ）１４を設け
ると、Ｂ層の二方向に対してそれぞれ特定の波長の光の
みが透過できるようになる。
【００３１】この現象を利用すると、導波路として有用
であり、特定の波長のみを透過させるフィルター効果が
得られる。
であり、特定の波長のみを透過させるフィルター効果が
得られる。
【００３２】さらに図７に示すように、Ｂ層［シリコン
層の非周期構造（キャビティ）の部分］にエルビウム
（Ｅｒ）等の希土類金属をドープして、上下にｐｉｎ接
合構造をつくり、上下方向から電圧をかけると発光が起
こり、これをレーザーとして、例えば、矢印の方向に取
り出すことができる。
層の非周期構造（キャビティ）の部分］にエルビウム
（Ｅｒ）等の希土類金属をドープして、上下にｐｉｎ接
合構造をつくり、上下方向から電圧をかけると発光が起
こり、これをレーザーとして、例えば、矢印の方向に取
り出すことができる。
【００３３】この構成では光発信の方式のみであり、光
通信を行うには光受信の方式が必要である。そのため、
受光部にはＳｉＧｅ結晶を回路内にエピタキシャルの選
択成長により形成し、光信号を電気信号に変換する構成
を用いることができる。
通信を行うには光受信の方式が必要である。そのため、
受光部にはＳｉＧｅ結晶を回路内にエピタキシャルの選
択成長により形成し、光信号を電気信号に変換する構成
を用いることができる。
【００３４】これらの作用を現在のＬＳＩチップ内に組
み込むことにより、第１の応用として各ユーザ（家庭）
への光通信の分配、双方向通信が１チップ内でできる。
第２には現在のＬＳＩの最大の障壁となる金属配線によ
る、信号伝播の遅れを解決するので計り知れない効果と
なる。
み込むことにより、第１の応用として各ユーザ（家庭）
への光通信の分配、双方向通信が１チップ内でできる。
第２には現在のＬＳＩの最大の障壁となる金属配線によ
る、信号伝播の遅れを解決するので計り知れない効果と
なる。
【００３５】さらに、これまでのＩＣチップの性能に光
結合を使うことにより、高速化、縮小化を行うことがで
きる他、光の曲げに対して曲率を必要としない直角曲げ
が可能となり、高角度の分配が行える上、信頼性の向上
ができる。応用可能なデバイスとしては、上記した導波
路の他に光通信変調器、フィルター光検出器、レーザー
などをあげることができる。
結合を使うことにより、高速化、縮小化を行うことがで
きる他、光の曲げに対して曲率を必要としない直角曲げ
が可能となり、高角度の分配が行える上、信頼性の向上
ができる。応用可能なデバイスとしては、上記した導波
路の他に光通信変調器、フィルター光検出器、レーザー
などをあげることができる。
【００３６】前記Ａ層とＢ層とは屈折率差の大きい材料
を用いればよいが、例えば次の組み合わせが好適に用い
られる。Ａ層がシリコン酸化膜、Ｂ層がシリコン層、
基板Ｃがシリコン基、又はＡ層がシリコン層、Ｂ層が
シリコン酸化膜、基板Ｃが石英基板である。シリコン酸
化膜の代わりにシリコン窒化膜を用いることができ、ま
たシリコン層の代わりに化合物半導体層を用いることも
可能で、これら材料の組み合わせによって多様な積層材
料がえられる。
を用いればよいが、例えば次の組み合わせが好適に用い
られる。Ａ層がシリコン酸化膜、Ｂ層がシリコン層、
基板Ｃがシリコン基、又はＡ層がシリコン層、Ｂ層が
シリコン酸化膜、基板Ｃが石英基板である。シリコン酸
化膜の代わりにシリコン窒化膜を用いることができ、ま
たシリコン層の代わりに化合物半導体層を用いることも
可能で、これら材料の組み合わせによって多様な積層材
料がえられる。
【００３７】上記した各種の積層構造を形成するには基
板貼り合わせ法を適用することができる。この基板貼り
合わせ法の手順について、基板としてシリコン単結晶を
用いる場合を例にとって説明する。
板貼り合わせ法を適用することができる。この基板貼り
合わせ法の手順について、基板としてシリコン単結晶を
用いる場合を例にとって説明する。
【００３８】まず、平坦な表面を有するシリコン単結晶
ウェーハの表面に酸化膜を形成したのち、別の平坦なシ
リコン単結晶ウェーハを互いに表面が向き合うように接
触させる。これにより、二枚の基板間にファンデアワー
ルス力が働き、貼り合わせが完了する。
ウェーハの表面に酸化膜を形成したのち、別の平坦なシ
リコン単結晶ウェーハを互いに表面が向き合うように接
触させる。これにより、二枚の基板間にファンデアワー
ルス力が働き、貼り合わせが完了する。
【００３９】この場合、例えば、８００℃〜１１００℃
に加熱することによってその結合を促進させることがで
きる。その後に基板Ａのシリコンの厚さが０．５μｍ程
度まで機械的研磨（必要によりエッチングが行われる場
合もある）が行われる。その面に基板Ｂを貼り合わせ、
研磨（必要に応じてエッチング）により基板Ｂを必要な
膜厚とする。これにより、積層構造の一周期が完成す
る。
に加熱することによってその結合を促進させることがで
きる。その後に基板Ａのシリコンの厚さが０．５μｍ程
度まで機械的研磨（必要によりエッチングが行われる場
合もある）が行われる。その面に基板Ｂを貼り合わせ、
研磨（必要に応じてエッチング）により基板Ｂを必要な
膜厚とする。これにより、積層構造の一周期が完成す
る。
【００４０】その後、ＡＢ両層の周期Ｐが必要な周期数
になるまで、上記工程を繰り返す。これにより、厚さ方
向に必要な周期数の屈折率の異なる層を貼り合わすこと
ができ、フォトニックバンドギャップ特性を有する積層
構造１０が完成する（図１）。必要に応じ熱処理を行
い、貼り合わせの強度を高めることができる。
になるまで、上記工程を繰り返す。これにより、厚さ方
向に必要な周期数の屈折率の異なる層を貼り合わすこと
ができ、フォトニックバンドギャップ特性を有する積層
構造１０が完成する（図１）。必要に応じ熱処理を行
い、貼り合わせの強度を高めることができる。
【００４１】また、別々に何層かの積層構造を形成した
後、その両者を貼り合わせて所定の周期構造を形成する
こともできる。
後、その両者を貼り合わせて所定の周期構造を形成する
こともできる。
【００４２】さらに、この積層構造１０の表面から複数
個の穴１２を格子点状に規則正しく開穿し、Ｓｉと空気
層との間で屈折率を面内でも周期的に変化させることに
より、三次元的なフォトニックバンドギャップ積層構造
１０ａを作ることができる（図２）。
個の穴１２を格子点状に規則正しく開穿し、Ｓｉと空気
層との間で屈折率を面内でも周期的に変化させることに
より、三次元的なフォトニックバンドギャップ積層構造
１０ａを作ることができる（図２）。
【００４３】フィルター特性を具備した積層構造１１に
ついては、同様に積層する過程で、総周期数の１／２付
近のＡあるいはＢ層の膜厚を必要に応じて変えることに
より、実現することができる。この層Ｄは、周期性を乱
すことになるので、欠陥層と呼ばれている（図３）。
ついては、同様に積層する過程で、総周期数の１／２付
近のＡあるいはＢ層の膜厚を必要に応じて変えることに
より、実現することができる。この層Ｄは、周期性を乱
すことになるので、欠陥層と呼ばれている（図３）。
【００４４】この積層構造１１の表面から複数個の穴１
２を格子点状に規則正しく開穿するとともに一部の格子
点状配置に不規則部分（穴のないところ：キャビティ）
１４を介在させることにより、三次元的的なフィルター
特性を具備した積層構造１１ａを作ることができる（図
４）。
２を格子点状に規則正しく開穿するとともに一部の格子
点状配置に不規則部分（穴のないところ：キャビティ）
１４を介在させることにより、三次元的的なフィルター
特性を具備した積層構造１１ａを作ることができる（図
４）。
【００４５】又、例えば、積層した第２周期のＡ層の面
内に図４に示したごとく、細孔を規則的に開穿し一部に
キャビティを形成したのち次の貼り合わせを繰返すこと
により特定の層について平面（二次元）方向にフィルタ
ー特性をもたせることも可能である。
内に図４に示したごとく、細孔を規則的に開穿し一部に
キャビティを形成したのち次の貼り合わせを繰返すこと
により特定の層について平面（二次元）方向にフィルタ
ー特性をもたせることも可能である。
【００４６】本発明における基板貼り合わせ法としてス
マートカット法を用いることにより、研磨により基板を
除去する工程を省略することができる他、層の厚さや均
一性を大幅に向上させることができ、高精度の素子の実
現が可能となる。
マートカット法を用いることにより、研磨により基板を
除去する工程を省略することができる他、層の厚さや均
一性を大幅に向上させることができ、高精度の素子の実
現が可能となる。
【００４７】スマートカット法とは、特開平５−２１１
１２８号に開示された薄い半導体材料フィルムの製造に
適用可能な方法をいうものであり、具体的には薄い半導
体材料フィルムの製造方法であって、半導体材料が完全
に単結晶質の場合にはその面が主要結晶面と実質的に平
行であり、材料が多結晶質の場合にはその面が全ての粒
子に対して同一指数の主要結晶面に対して僅かに傾斜し
ている半導体材料ウェーハを、以下の３つの段階：基板
のバルクを構成する下方区域と薄いフィルムを構成する
上方区域とを前記ウェーハの容積部内に限定する微小気
泡の層をイオンの平均進入深さに近い深さの前記ウェー
ハの容積部に生じる、イオンにより行われる前記ウェー
ハの面へのボンバードによる注入の第１段階であって、
イオンは水素ガスイオン又は稀ガスイオンの中から選択
され、注入中のウェーハ温度は、注入イオンにより発生
されたガスが拡散により半導体から放出し得る温度より
も低く維持されている第１段階と、前記ウェーハの平面
を、少なくとも１つの剛性材料からなる補剛材と密着さ
せる第２段階と、イオンボンバードが実施される温度よ
りも高く、且つこの段階中に前記補剛材と前記ウェーハ
の平面とは密着させたままで、ウェーハ中の結晶の再配
列作用及び微小気泡内の圧力作用により薄いフィルムと
基板のバルクとを分離させるのに適した温度で前記ウェ
ーハと前記補剛材とのアセンブリを熱処理する第３段階
とで処理することを包含することを特徴とする方法を指
称するものである。
１２８号に開示された薄い半導体材料フィルムの製造に
適用可能な方法をいうものであり、具体的には薄い半導
体材料フィルムの製造方法であって、半導体材料が完全
に単結晶質の場合にはその面が主要結晶面と実質的に平
行であり、材料が多結晶質の場合にはその面が全ての粒
子に対して同一指数の主要結晶面に対して僅かに傾斜し
ている半導体材料ウェーハを、以下の３つの段階：基板
のバルクを構成する下方区域と薄いフィルムを構成する
上方区域とを前記ウェーハの容積部内に限定する微小気
泡の層をイオンの平均進入深さに近い深さの前記ウェー
ハの容積部に生じる、イオンにより行われる前記ウェー
ハの面へのボンバードによる注入の第１段階であって、
イオンは水素ガスイオン又は稀ガスイオンの中から選択
され、注入中のウェーハ温度は、注入イオンにより発生
されたガスが拡散により半導体から放出し得る温度より
も低く維持されている第１段階と、前記ウェーハの平面
を、少なくとも１つの剛性材料からなる補剛材と密着さ
せる第２段階と、イオンボンバードが実施される温度よ
りも高く、且つこの段階中に前記補剛材と前記ウェーハ
の平面とは密着させたままで、ウェーハ中の結晶の再配
列作用及び微小気泡内の圧力作用により薄いフィルムと
基板のバルクとを分離させるのに適した温度で前記ウェ
ーハと前記補剛材とのアセンブリを熱処理する第３段階
とで処理することを包含することを特徴とする方法を指
称するものである。
【００４８】このスマートカット法を用いた基板貼り合
わせによる積層構造の作製手順を図９の工程図によって
説明する（「シリコンの科学」ＵＳＣ半導体基盤技術研
究会編、株式会社リアライズ社、１９９６年６月２８日
発行、４５９頁〜４６６頁、「貼り合わせＳＯＩ基
板」、三谷清著、４６５頁、「３．２スマートカット技
術」及びＦｉｇ．１２参照）。貼り合わせ前に、熱酸化
によって酸化膜Ａが表面に形成されたボンドウェーハ１
８に軽元素イオン（水素イオン等）をイオン注入し、こ
れをベースウェーハ１６と室温で貼り合わせる。その後
の結合アニール工程中にイオン注入した部分２０から歪
によってウェーハに割れが生じ、基板Ｃ（ベースウェー
ハ１６）上にＡ層（シリコン酸化膜）及びＢ層（シリコ
ン層）が形成される。
わせによる積層構造の作製手順を図９の工程図によって
説明する（「シリコンの科学」ＵＳＣ半導体基盤技術研
究会編、株式会社リアライズ社、１９９６年６月２８日
発行、４５９頁〜４６６頁、「貼り合わせＳＯＩ基
板」、三谷清著、４６５頁、「３．２スマートカット技
術」及びＦｉｇ．１２参照）。貼り合わせ前に、熱酸化
によって酸化膜Ａが表面に形成されたボンドウェーハ１
８に軽元素イオン（水素イオン等）をイオン注入し、こ
れをベースウェーハ１６と室温で貼り合わせる。その後
の結合アニール工程中にイオン注入した部分２０から歪
によってウェーハに割れが生じ、基板Ｃ（ベースウェー
ハ１６）上にＡ層（シリコン酸化膜）及びＢ層（シリコ
ン層）が形成される。
【００４９】これにより積層構造の一周期が完成され
る。Ｂ層表面は軽い研磨が必要とされるが、Ｂ層の膜厚
はイオン注入の深さによって決定され自在にその膜厚を
設定できる。アニール中に剥離したボンドウェーハ１８
の他片１８’はベースウェーハ１６として再利用できる
ため、コストダウンとなる。上記した一周期の積層構造
の完成の後、ＡＢ両層の周期が必要な周期数になるま
で、上記工程を繰り返す。
る。Ｂ層表面は軽い研磨が必要とされるが、Ｂ層の膜厚
はイオン注入の深さによって決定され自在にその膜厚を
設定できる。アニール中に剥離したボンドウェーハ１８
の他片１８’はベースウェーハ１６として再利用できる
ため、コストダウンとなる。上記した一周期の積層構造
の完成の後、ＡＢ両層の周期が必要な周期数になるま
で、上記工程を繰り返す。
【００５０】これにより、前記した基板貼り合わせ法の
場合と同様に厚さ方向に屈折率の異なる層を貼り合わす
ことができ、フォトニックバンドギャップ積層構造１
０，１０ａやフィルター特性を具備した積層構造１１，
１１ａを同様に作製することができる。
場合と同様に厚さ方向に屈折率の異なる層を貼り合わす
ことができ、フォトニックバンドギャップ積層構造１
０，１０ａやフィルター特性を具備した積層構造１１，
１１ａを同様に作製することができる。
【００５１】本発明に適用可能な基板貼り合わせ法とし
ては、上述した方法以外に、図１０に示した方法を採用
することもできる（「シリコンの科学」ＵＳＣ半導体基
盤技術研究会編、株式会社リアライズ社、１９９６年６
月２８日発行、４５９頁〜４６６頁、「貼り合わせＳＯ
Ｉ基板」、三谷清著、４５９頁〜４６０頁、「１．製造
法」及びＦｉｇ．１参照）。同図においては、まず酸化
されていないシリコンウェーハを基板ウェーハ（ベース
ウェーハ）１６とし、必要な厚さに酸化されたウェーハ
（ボンドウェーハ）１８と室温で貼り合わせる。
ては、上述した方法以外に、図１０に示した方法を採用
することもできる（「シリコンの科学」ＵＳＣ半導体基
盤技術研究会編、株式会社リアライズ社、１９９６年６
月２８日発行、４５９頁〜４６６頁、「貼り合わせＳＯ
Ｉ基板」、三谷清著、４５９頁〜４６０頁、「１．製造
法」及びＦｉｇ．１参照）。同図においては、まず酸化
されていないシリコンウェーハを基板ウェーハ（ベース
ウェーハ）１６とし、必要な厚さに酸化されたウェーハ
（ボンドウェーハ）１８と室温で貼り合わせる。
【００５２】貼り合わせ後、高い接着強度を得るために
８００℃以上の温度でアニールする。通常、１１００
℃、２時間、酸素雰囲気がアニール条件として用いられ
る。酸化されたボンドウェーハ１８側を研削研磨により
所定の厚さに薄膜化する。これにより、積層構造の一周
期が完成する。
８００℃以上の温度でアニールする。通常、１１００
℃、２時間、酸素雰囲気がアニール条件として用いられ
る。酸化されたボンドウェーハ１８側を研削研磨により
所定の厚さに薄膜化する。これにより、積層構造の一周
期が完成する。
【００５３】その後、ＡＢ両層の周期が必要な周期数に
なるまで、上記工程を繰り返す。なお、膜厚の均一性を
改善するためにＰＡＣＥ法を適用することもできる。こ
の方法は、シリコンを化学エッチングするものである
が、その具体的手法は特許第２５６５６１７号公報に開
示されている。
なるまで、上記工程を繰り返す。なお、膜厚の均一性を
改善するためにＰＡＣＥ法を適用することもできる。こ
の方法は、シリコンを化学エッチングするものである
が、その具体的手法は特許第２５６５６１７号公報に開
示されている。
【００５４】即ち、ＰＡＣＥ法とは、半導体ウェーハに
対する厚さプロファイルデータを決定する手段と、前記
厚さプロファイルデータから得られる滞在時間対位置地
図を発生する手段と、前記半導体ウェーハから材料を除
去する手段とを有し、前記材料除去手段は、前記滞在時
間対位置地図にしたがって制御されると共に、前記半導
体ウェーハを受入れるためのプラットフォームを有する
プラズマエッチング室と、除去されるべき厚さ変化領域
より小さいエッチング足跡を有する制限されたプラズマ
を前記室内に生成する手段と、前記滞在時間対位置地図
にしたがって前記プラズマの滞在時間および位置を制御
する手段とを備えている半導体ウェーハから材料を除去
するシステムを指称するものである（特許第２５６５６
１７号公報及び「シリコンの科学」ＵＳＣ半導体基盤技
術研究会編、株式会社リアライズ社、１９９６年６月２
８日発行、４５９頁〜４６６頁、「貼り合わせＳＯＩ基
板」、三谷清著、４６３頁〜４６５頁「３．１ＰＡＣＥ
技術」参照）。
対する厚さプロファイルデータを決定する手段と、前記
厚さプロファイルデータから得られる滞在時間対位置地
図を発生する手段と、前記半導体ウェーハから材料を除
去する手段とを有し、前記材料除去手段は、前記滞在時
間対位置地図にしたがって制御されると共に、前記半導
体ウェーハを受入れるためのプラットフォームを有する
プラズマエッチング室と、除去されるべき厚さ変化領域
より小さいエッチング足跡を有する制限されたプラズマ
を前記室内に生成する手段と、前記滞在時間対位置地図
にしたがって前記プラズマの滞在時間および位置を制御
する手段とを備えている半導体ウェーハから材料を除去
するシステムを指称するものである（特許第２５６５６
１７号公報及び「シリコンの科学」ＵＳＣ半導体基盤技
術研究会編、株式会社リアライズ社、１９９６年６月２
８日発行、４５９頁〜４６６頁、「貼り合わせＳＯＩ基
板」、三谷清著、４６３頁〜４６５頁「３．１ＰＡＣＥ
技術」参照）。
【００５５】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明する。これらの実施例は本発明の好ましい具体
例を示したものであって、本発明がこれらの実施例に限
定的に解釈されるべきものでないことは勿論である。
的に説明する。これらの実施例は本発明の好ましい具体
例を示したものであって、本発明がこれらの実施例に限
定的に解釈されるべきものでないことは勿論である。
【００５６】（実施例１）直径１５０ｍｍの通常仕様の
シリコンウェーハ（厚さ６２５μｍ，低抵抗率ｐ型１０
Ωｃｍ±２Ωｃｍ）を用いた。まず、このシリコンウェ
ーハを酸化してその表面に４００ｎｍの酸化膜を形成
し、ボンドウェーハとした。
シリコンウェーハ（厚さ６２５μｍ，低抵抗率ｐ型１０
Ωｃｍ±２Ωｃｍ）を用いた。まず、このシリコンウェ
ーハを酸化してその表面に４００ｎｍの酸化膜を形成
し、ボンドウェーハとした。
【００５７】このボンドウェーハに加速電圧６０ｋｅＶ
で水素イオンを打込んだ（ドープ量：５×１０16／ｃｍ
2 ）。４００ｎｍの酸化膜を通して打込まれた水素イオ
ンの最高濃度の位置はシリコン界面から２２０ｎｍとな
る。このボンドウェーハを酸化膜なしの同様仕様のシリ
コンウェーハ（ベースウェーハ）と室温で貼り合わせて
から５００℃，３０分の熱処理をすると剥離により４０
０ｎｍの酸化膜と２２０ｎｍのシリコン層はベースウェ
ーハ上に移された。
で水素イオンを打込んだ（ドープ量：５×１０16／ｃｍ
2 ）。４００ｎｍの酸化膜を通して打込まれた水素イオ
ンの最高濃度の位置はシリコン界面から２２０ｎｍとな
る。このボンドウェーハを酸化膜なしの同様仕様のシリ
コンウェーハ（ベースウェーハ）と室温で貼り合わせて
から５００℃，３０分の熱処理をすると剥離により４０
０ｎｍの酸化膜と２２０ｎｍのシリコン層はベースウェ
ーハ上に移された。
【００５８】剥離面はミクロに見ると粗れているので、
ＲＴＡ（急速加熱：Rapid ThermalAnneal) をして平滑
化した。しかし、大きな周期の粗れは残るので、その後
タッチポリッシュを０．０３〜０．０５μｍ行った。こ
れで１度目の積層が完了した。以後上記操作を繰り返し
て２回行い３層構造とした。
ＲＴＡ（急速加熱：Rapid ThermalAnneal) をして平滑
化した。しかし、大きな周期の粗れは残るので、その後
タッチポリッシュを０．０３〜０．０５μｍ行った。こ
れで１度目の積層が完了した。以後上記操作を繰り返し
て２回行い３層構造とした。
【００５９】この３層の積層構造について、ＰＢＧ（フ
ォトニックバンドギャップ）現象が起こっているかどう
かを赤外線スペクトルによって確認し、その結果を図１
１に示した。同図から明らかなように、ＰＢＧ現象が起
きていることが確認できた。
ォトニックバンドギャップ）現象が起こっているかどう
かを赤外線スペクトルによって確認し、その結果を図１
１に示した。同図から明らかなように、ＰＢＧ現象が起
きていることが確認できた。
【００６０】（実施例２〜４）シリコン基板Ｃ上に絶縁
体層Ａとシリコン層Ｂの積層により、作製した層厚方向
のフォトニックバンドギャップ構造。
体層Ａとシリコン層Ｂの積層により、作製した層厚方向
のフォトニックバンドギャップ構造。
【００６１】厚さはシリコン層が４００ｎｍ、絶縁体層
が４００ｎｍで、周期数は５周期である。絶縁体として
はシリコン酸化膜（実施例２）あるいはシリコン窒化膜
（実施例３）である。積層に垂直な方向から光を入射
し、透過特性を測定したところ、シリコン酸化膜（実施
例２）の場合には１−２ミクロンの波長帯で、透過率が
０となり、フォトニックバンドギャップ構造ができてい
ることを確認した。
が４００ｎｍで、周期数は５周期である。絶縁体として
はシリコン酸化膜（実施例２）あるいはシリコン窒化膜
（実施例３）である。積層に垂直な方向から光を入射
し、透過特性を測定したところ、シリコン酸化膜（実施
例２）の場合には１−２ミクロンの波長帯で、透過率が
０となり、フォトニックバンドギャップ構造ができてい
ることを確認した。
【００６２】シリコン窒化膜（実施例３）の場合にもほ
ぼ同様の波長域でフォトニックバンドギャップ特性が生
じることを確認した。同様にＣに石英基板を用い、シリ
コン層をＡ、絶縁体層をＢにした構造（実施例４）でも
同一の特性が得られることを確認した。
ぼ同様の波長域でフォトニックバンドギャップ特性が生
じることを確認した。同様にＣに石英基板を用い、シリ
コン層をＡ、絶縁体層をＢにした構造（実施例４）でも
同一の特性が得られることを確認した。
【００６３】（実施例５及び６）シリコン基板Ｃ上に絶
縁体層Ａと化合物半導体層Ｂの積層により、作製した膜
厚方向のフォトニックバンドギャップ構造。
縁体層Ａと化合物半導体層Ｂの積層により、作製した膜
厚方向のフォトニックバンドギャップ構造。
【００６４】厚さは化合物半導体層が４００ｎｍ、絶縁
体層が４００ｎｍで、周期数は５周期である。化合物半
導体としてはＧａＡｓを、絶縁体としてはシリコン酸化
膜（実施例５）あるいはシリコン窒化膜（実施例６）
で、シリコン酸化膜（実施例５）の場合には１−２ミク
ロンの波長帯で、透過率が０となり、フォトニックバン
ドギャップ構造ができていることを確認した。シリコン
窒化膜（実施例６）の場合にもほぼ同様の波長域でフォ
トニックバンドギャップ特性が生じることを確認した。
体層が４００ｎｍで、周期数は５周期である。化合物半
導体としてはＧａＡｓを、絶縁体としてはシリコン酸化
膜（実施例５）あるいはシリコン窒化膜（実施例６）
で、シリコン酸化膜（実施例５）の場合には１−２ミク
ロンの波長帯で、透過率が０となり、フォトニックバン
ドギャップ構造ができていることを確認した。シリコン
窒化膜（実施例６）の場合にもほぼ同様の波長域でフォ
トニックバンドギャップ特性が生じることを確認した。
【００６５】（実施例７〜１１）上記した実施例２〜６
に示した積層構造の表面から等間隔に穴をあけた。この
穴の径は４００ｎｍ、周期を８００ｎｍとした。積層の
面内方向の光の透過特性も１−２ミクロン帯で透過率が
０となることを確認した。この結果、どの方向から光を
入射しても、この波長帯で透過率が０となる、三次元フ
ォトニックバンドギャップを実現することができた。
に示した積層構造の表面から等間隔に穴をあけた。この
穴の径は４００ｎｍ、周期を８００ｎｍとした。積層の
面内方向の光の透過特性も１−２ミクロン帯で透過率が
０となることを確認した。この結果、どの方向から光を
入射しても、この波長帯で透過率が０となる、三次元フ
ォトニックバンドギャップを実現することができた。
【００６６】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の積層材料
は、結晶品質の低下がなく、周期性も正確に形成されか
つ気相成長法によらずに製造され、かつ光機能素子とし
て有用に利用されるという効果を有する。また、本発明
の光機能素子は、導波路、光通信変調器又は光検出器、
レーザーなどとして極めて有効に用いられるという効果
を有する。
は、結晶品質の低下がなく、周期性も正確に形成されか
つ気相成長法によらずに製造され、かつ光機能素子とし
て有用に利用されるという効果を有する。また、本発明
の光機能素子は、導波路、光通信変調器又は光検出器、
レーザーなどとして極めて有効に用いられるという効果
を有する。
【図１】 本発明の膜厚方向のフォトニックバンドギャ
ップ積層構造の一例を示す側面的説明図である。
ップ積層構造の一例を示す側面的説明図である。
【図２】 図１のフォトニックバンドギャップ積層構造
の表面から複数個の穴を格子点状に規則正しく開穿して
作製された三次元的なフォトニックバンドギャップ積層
構造の上面的説明図である。
の表面から複数個の穴を格子点状に規則正しく開穿して
作製された三次元的なフォトニックバンドギャップ積層
構造の上面的説明図である。
【図３】 本発明の膜厚方向のフィルター特性を具備し
た積層構造の一例を示す側面的説明図である。
た積層構造の一例を示す側面的説明図である。
【図４】図３のフィルター特性を具備した積層構造の表
面から複数個の穴を格子点状に規則正しく開穿するとと
もに一部の格子点配置に不規則部分を介在させることに
より作製された三次元的なフィルター特性を具備した積
層構造の上面的説明図である。
面から複数個の穴を格子点状に規則正しく開穿するとと
もに一部の格子点配置に不規則部分を介在させることに
より作製された三次元的なフィルター特性を具備した積
層構造の上面的説明図である。
【図５】 導波路構造の一例を示し、基板Ｃ上にＡ層と
Ｂ層とを作製しＢ層に複数個の穴を一方向に開穿しかつ
不規則部分を設けた構造を示す斜視説明図である。
Ｂ層とを作製しＢ層に複数個の穴を一方向に開穿しかつ
不規則部分を設けた構造を示す斜視説明図である。
【図６】 Ａ層上にＢ層を作製しＢ層に複数個の穴を二
方向に開穿しかつ不規則部分を設けた構造を示す説明図
である。
方向に開穿しかつ不規則部分を設けた構造を示す説明図
である。
【図７】 本発明の光機能素子の一例を示す上面説明図
である。
である。
【図８】 図７の一部断面拡大説明図である。
【図９】 スマートカット法による積層構造の作製手順
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図１０】 基板貼り合わせ法の一手法による積層構造
の作製手順を示す説明図である。
の作製手順を示す説明図である。
【図１１】 実施例１によって作製した積層構造の赤外
スペクトルを示すグラフである。
スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ：屈折率の異なる層、Ｃ：基板、Ｄ：欠陥層、
Ｐ：周期、１０，１０ａ：フォトニックバンドギャップ
積層構造、１１，１１ａ：フィルター特性を具備した積
層構造、１２：穴、１４：不規則部分（キャビティ）、
１６：ベースウェーハ、１８：ボンドウェーハ、１
８’：他片、２０：イオン注入した部分。
Ｐ：周期、１０，１０ａ：フォトニックバンドギャップ
積層構造、１１，１１ａ：フィルター特性を具備した積
層構造、１２：穴、１４：不規則部分（キャビティ）、
１６：ベースウェーハ、１８：ボンドウェーハ、１
８’：他片、２０：イオン注入した部分。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−323900（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−162090（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−206588（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−206574（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−205880（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01J 1/00 - 1/60
H01L 21/00 - 21/16
H01L 27/12
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (25)
- 【請求項１】 屈折率の相異なる二つの層Ａ及びＢから
なる積層を基板貼り合わせ法によって二周期以上周期的
に積層させた多周期積層構造を有しかつ該多周期積層構
造の少なくとも一つの層の面内に屈折率の異なる周期性
をもたせたことを特徴とする積層材料。 - 【請求項２】 前記多周期積層構造を基板Ｃ上に積層さ
せたことを特徴とする請求項１記載の積層材料。 - 【請求項３】 前記多周期積層構造の一部を非周期性構
造とすることを特徴とする請求項１又は２記載の積層材
料。 - 【請求項４】 前記基板貼り合わせ法がスマートカット
法であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項
記載の積層材料。 - 【請求項５】 前記少なくとも一つの層の面内の周期性
の一部を非周期性とすることを特徴とする請求項１〜４
のいずれか１項記載の積層材料。 - 【請求項６】 前記少なくとも一つの層の面内の周期性
構造を穴列によって形成することを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１項記載の積層材料。 - 【請求項７】 前記周期性構造の穴列の一部を非周期性
とすることを特徴とする請求項６記載の積層材料。 - 【請求項８】 非周期性構造部分に発光性を賦与したこ
とを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項記載の積層
材料。 - 【請求項９】 前記発光性を希土類元素をドープするこ
とによって賦与したことを特徴とする請求項８記載の積
層材料。 - 【請求項１０】 前記希土類元素がエルビウムであるこ
とを特徴とする請求項９記載の積層材料。 - 【請求項１１】 前記Ａ層がシリコン酸化膜、前記Ｂ層
がシリコン層であることを特徴とする請求項１〜１０の
いずれか１項記載の積層材料。 - 【請求項１２】 前記Ａ層がシリコン層、前記Ｂ層がシ
リコン酸化膜であることを特徴とする請求項１〜１０の
いずれか１項記載の積層材料。 - 【請求項１３】 前記シリコン酸化膜の代わりにシリコ
ン窒化膜を形成することを特徴とする請求項１１又は１
２記載の積層材料。 - 【請求項１４】 前記シリコン層の代わりに化合物半導
体層を形成することを特徴とする請求項１１〜１３のい
ずれか１項記載の積層材料。 - 【請求項１５】 前記Ａ層がシリコン酸化膜、前記Ｂ層
がシリコン層、および前記基板Ｃがシリコン基板である
ことを特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項記載の
積層材料。 - 【請求項１６】 前記Ａ層がシリコン層、前記Ｂ層がシ
リコン酸化膜、および前記基板Ｃが石英基板であること
を特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項記載の積層
材料。 - 【請求項１７】 前記シリコン酸化膜の代わりにシリコ
ン窒化膜を形成することを特徴とする請求項１５又は１
６記載の積層材料。 - 【請求項１８】 前記シリコン層の代わりに化合物半導
体層を形成することを特徴とする請求項１５〜１７のい
ずれか１項記載の積層材料。 - 【請求項１９】 膜厚方向のフォトニックバンドギャッ
プ特性を有することを特徴とする請求項１、２、４、１
１〜１８のいずれか１項記載の積層材料。 - 【請求項２０】 三次元的なフォトニックバンドギャッ
プ特性を有することを特徴とする請求項１〜４、１１〜
１８のいずれか１項記載の積層材料。 - 【請求項２１】 膜厚方向のフィルター特性を有するこ
とを特徴とする請求項３、１１〜１８のいずれか１項記
載の積層材料。 - 【請求項２２】 三次元的なフィルター特性を有するこ
とを特徴とする請求項５、１１〜１８のいずれか１項記
載の積層材料。 - 【請求項２３】 請求項１９〜２２のいずれか１項記載
の積層材料を用いて製造されることを特徴とする光機能
素子。 - 【請求項２４】 導波路，光通信変調器又は光検出器で
あることを特徴とする請求項２３記載の光機能素子。 - 【請求項２５】 請求項８〜１０のいずれか１項記載の
積層材料を用いて製造されることを特徴とする発光機能
を有する光機能素子。
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