JP4871413B2 - 電気光学デバイスおよび電気光学デバイス製造方法 - Google Patents
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- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements with at least one potential jump barrier, e.g. PN, PIN junction
- G02F1/025—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements with at least one potential jump barrier, e.g. PN, PIN junction in an optical waveguide structure
Description
二次元電気シミュレーションパッケージであるAvant!社の「MEDICI」を利用して、任意のバイアスを印加した場合の導波路内の電気特性をシミュレーションする。上記で提案している電気光学デバイスまたは変調器は、純粋な空乏モードで動作するものとする。デバイスシミュレーションは、平坦バンド電圧はVFB=0.93Vであることを示唆している。シリコンおよび酸化物の誘電体はそれぞれ破壊電界が約3.0e5 Vcm−1および5.5e6 Vcm−1である場合、シミュレーションは、空乏モードにおける最小Vdは0.15Vであって、Si破壊効果によって制限されることが示唆している。
Claims (58)
- 絶縁層と、
前記絶縁層の上方に配設されており、第1の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第1の半導体領域と、
前記絶縁層の上方に配設されており、第2の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第2の半導体領域と、
前記絶縁層の上方に、前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域との間に位置するように配設されている電気光学活性領域と
を備え、
前記電気光学活性領域は、
前記第1の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第1の半導体部分活性領域と、
前記第2の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第2の半導体部分活性領域と、
前記第1の半導体部分活性領域と前記第2の半導体部分活性領域との間に位置している絶縁構造と
を有し、
前記第1の半導体部分活性領域および前記第2の半導体部分活性領域は、互いに異なる材料によって形成されており、
前記第1の半導体部分活性領域および前記第2の半導体部分活性領域が、前記絶縁層の表面に対して垂直な方向において、互いに重なり合わないように、前記絶縁構造が前記絶縁層の表面に対して垂直に延伸している電気光学デバイス。 - 絶縁層と、
前記絶縁層の上方に配設されており、第1の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第1の半導体領域と、
前記絶縁層の上方に配設されており、第2の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第2の半導体領域と、
前記絶縁層の上方に、前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域との間に位置するように配設されている電気光学活性領域と
を備え、
前記電気光学活性領域は、
前記第1の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第1の半導体部分活性領域と、
前記第2の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第2の半導体部分活性領域と、
前記第1の半導体部分活性領域と前記第2の半導体部分活性領域との間に位置している絶縁構造と
を有し、
前記第1の半導体部分活性領域および前記第2の半導体部分活性領域は、互いに異なる材料によって形成されており、
前記絶縁構造は、前記絶縁層の表面から、前記電気光学活性領域を貫通して、前記電気光学活性領域の最上部まで延伸している電気光学デバイス。 - 前記第1の半導体部分活性領域は、バルクシリコン、ガリウムヒ素(GaAs)、ゲルマニウム(Ge)、およびシリコンゲルマニウム(SiGe)から成る群から選択される任意の材料によって形成されている請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記絶縁層は、酸化物層である請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記酸化物層は、酸化シリコン層である請求項4に記載の電気光学デバイス。
- 前記酸化物層は、埋め込み酸化物層である請求項4に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の半導体領域は、シリコンによって形成されている請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の半導体領域は、ポリシリコンによって形成されている請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の導電型は、p型である請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の導電型は、n型である請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記電気光学活性領域は、前記絶縁層の表面に対する高さが、前記第1の半導体領域および前記第2の半導体領域よりも高くなっている隔壁状の形状を持つ請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、前記第1の半導体領域と電気的に接触している請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、前記第2の半導体領域と電気的に接触している請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、シリコンによって形成されている請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、ポリシリコンによって形成されている請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記絶縁構造は、前記第1の半導体部分活性領域から前記第2の半導体部分活性領域へと向かう方向における厚みが、約2nmから約50nmの範囲内にある請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記絶縁構造は、前記第1の半導体部分活性領域から前記第2の半導体部分活性領域へと向かう方向における厚みが、約5nmから約30nmの範囲内にある請求項16に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域および前記第2のドーピング領域は、ドーピング濃度が略同じである請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域および前記第2のドーピング領域は、ドーピング濃度が略同じである請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域のドーピング濃度は、前記第2のドーピング領域のドーピング濃度よりも低い請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域のドーピング濃度は、前記第2のドーピング領域のドーピング濃度よりも低い請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域のドーピング濃度は、前記第2のドーピング領域のドーピング濃度よりも高い請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域のドーピング濃度は、前記第2のドーピング領域のドーピング濃度よりも高い請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の半導体領域のドーピング濃度は、前記第1の半導体部分活性領域のドーピング濃度よりも高い請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の半導体領域のドーピング濃度は、前記第2の半導体部分活性領域のドーピング濃度よりも高い請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の半導体領域は、ドーピング濃度が約1017cm−3である請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第1の半導体領域は、ドーピング濃度が約1018cm−3である請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の半導体領域は、ドーピング濃度が約1017cm−3である請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 前記第2の半導体領域は、ドーピング濃度が約1018cm−3である請求項1または請求項2に記載の電気光学デバイス。
- 絶縁層上に第1の半導体領域を形成して、第1の導電型のドーピング原子によってドーピングする段階と、
前記絶縁層上に第2の半導体領域を形成して、第2の導電型のドーピング原子によってドーピングする段階と、
前記絶縁層上に、前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域との間に位置するように電気光学活性領域を形成する段階と
を備え、
前記電気光学活性領域を形成する段階は、
前記第1の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第1の半導体部分活性領域を形成する段階と、
前記第2の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第2の半導体部分活性領域を形成する段階と、
前記第1の半導体部分活性領域と前記第2の半導体部分活性領域との間に位置するように絶縁構造を形成する段階と
を有し、
前記第1の半導体部分活性領域および前記第2の半導体部分活性領域は、互いに異なる材料によって形成されており、
前記第1の半導体部分活性領域および前記第2の半導体部分活性領域が、前記絶縁層の表面に対して垂直な方向において、互いに重なり合わないように、前記絶縁構造が前記絶縁層の表面に対して垂直に延伸している電気光学デバイス製造方法。 - 絶縁層上に第1の半導体領域を形成して、第1の導電型のドーピング原子によってドーピングする段階と、
前記絶縁層上に第2の半導体領域を形成して、第2の導電型のドーピング原子によってドーピングする段階と、
前記絶縁層上に、前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域との間に位置するように電気光学活性領域を形成する段階と
を備え、
前記電気光学活性領域を形成する段階は、
前記第1の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第1の半導体部分活性領域を形成する段階と、
前記第2の導電型のドーピング原子によってドーピングされている第2の半導体部分活性領域を形成する段階と、
前記第1の半導体部分活性領域と前記第2の半導体部分活性領域との間に位置するように絶縁構造を形成する段階と
を有し、
前記第1の半導体部分活性領域および前記第2の半導体部分活性領域は、互いに異なる材料によって形成されており、
前記絶縁構造は、前記絶縁層の表面から、前記電気光学活性領域を貫通して、前記電気光学活性領域の最上部まで延伸している電気光学デバイス製造方法。 - 前記第1の半導体部分活性領域は、バルクシリコン、ガリウムヒ素(GaAs)、ゲルマニウム(Ge)、およびシリコンゲルマニウム(SiGe)から成る群から選択される任意の材料によって形成されている請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記絶縁層は、酸化物層である請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記酸化物層は、酸化シリコン層である請求項33に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記酸化物層は、埋め込み酸化物層である請求項33に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の半導体領域は、シリコンによって形成されている請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の半導体領域は、ポリシリコンによって形成されている請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の導電型は、p型である請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の導電型は、n型である請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記電気光学活性領域は、前記絶縁層の表面に対する高さが、前記第1の半導体領域および前記第2の半導体領域よりも高くなっている隔壁状の形状を持つ請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、前記第1の半導体領域と電気的に接触している請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、前記第2の半導体領域と電気的に接触している請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、シリコンによって形成されている請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、ポリシリコンによって形成されている請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記絶縁構造は、前記第1の半導体部分活性領域から前記第2の半導体部分活性領域へと向かう方向における厚みが、約2nmから約50nmの範囲内にある請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記絶縁構造は、前記第1の半導体部分活性領域から前記第2の半導体部分活性領域へと向かう方向における厚みが、約5nmから約30nmの範囲内にある請求項45に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域および前記第2のドーピング領域は、ドーピング濃度が略同じである請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域および前記第2のドーピング領域は、ドーピング濃度が略同じである請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域のドーピング濃度は、前記第2のドーピング領域のドーピング濃度よりも低い請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域のドーピング濃度は、前記第2のドーピング領域のドーピング濃度よりも低い請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域のドーピング濃度は、前記第2のドーピング領域のドーピング濃度よりも高い請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の半導体部分活性領域は、第1のドーピング領域および第2のドーピング領域を含み、前記第1のドーピング領域のドーピング濃度は、前記第2のドーピング領域のドーピング濃度よりも高い請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の半導体領域のドーピング濃度は、前記第1の半導体部分活性領域のドーピング濃度よりも高い請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の半導体領域のドーピング濃度は、前記第2の半導体部分活性領域のドーピング濃度よりも高い請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の半導体領域は、ドーピング濃度が約1017cm−3である請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第1の半導体領域は、ドーピング濃度が約1018cm−3である請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の半導体領域は、ドーピング濃度が約1017cm−3である請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
- 前記第2の半導体領域は、ドーピング濃度が約1018cm−3である請求項30または請求項31に記載の電気光学デバイス製造方法。
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