JP5609672B2 - リブ型光導波路デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Description
光閉じ込め効果を損なうことのないSi導波路デバイスの提供が可能になる。
(付記1)SiO2からなる下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に設けられたSi1−xGex(但し、0≦x≦0.3)からなる単結晶コアと、前記単結晶コアの側面に屈折率緩和層の構成元素が前記単結晶コアに拡散するのを防止する拡散防止膜を介して設けられた前記屈折率緩和層と、前記単結晶コアの上面と前記拡散防止膜及び前記屈折率緩和層の露出面を覆うSiO2からなる上部クラッド層とを有する光導波路を備え、前記屈折率緩和層の屈折率が、前記単結晶コアの屈折率より小さく且つ前記上部クラッド層の屈折率より大きいことを特徴とするリブ型光導波路デバイス。
(付記2)前記単結晶コアと前記下部クラッド層との間にスラブ導波路構造を有し、前記スラブ導波路構造が、前記光導波路の光軸と直交する方向にpin接合構造が形成されていることを特徴とする付記1に記載のリブ型光導波路デバイス。
(付記3)前記pin接合構造が形成されたスラブ導波路構造を有する光導波路を2本並行に設け、前記2本の光導波路がマッハツェンダー型光干渉計の2本のアーム導波路となることを特徴とする付記2に記載のリブ型光導波路デバイス。
(付記4)前記屈折率緩和層の屈折率が、2.0〜2.6であることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載のリブ型光導波路デバイス。
(付記5)前記屈折率緩和層が、ZnOからなることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれか1に記載のリブ型光導波路デバイス。
(付記6)前記拡散防止膜が、SiO2、SiN或いはSiONのいずれかからなることを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか1に記載のリブ型光導波路デバイス。
(付記7)Si基板上にSiO2膜を介して設けた単結晶Si1−xGex(但し、0≦x≦0.3)膜の少なくとも上部をエッチングして単結晶コアを形成する工程と、全面に屈折率緩和層の構成元素が前記単結晶コアに拡散するのを防止する拡散防止膜及び前記屈折率緩和層を堆積する工程と、異方性エッチングにより前記拡散防止膜及び前記屈折率緩和層をエッチングして、前記単結晶コアの側面にのみ前記拡散防止膜を介して前記屈折率緩和層を残存させる工程と、前記単結晶コア、前記拡散防止膜及び前記屈折率緩和層を覆うようにSiO2膜を堆積する工程と、異方性エッチングにより前記SiO2膜をエッチングして前記単結晶コア層の上面と前記拡散防止膜及び前記屈折率緩和層の露出面を覆うSiO 2 からなる上部クラッド層を形成する工程とを有することを特徴とするリブ型光導波路デバイスの製造方法。
(付記8)前記単結晶コアを形成する工程において、前記単結晶Si1−xGex膜の下部を残存させてスラブ導波路構造とし、前記上部クラッド層の形成工程の後に、前記スラブ導波路構造の光軸と直交する方向に沿った一方の露出部をp型にドープすると共に、前記スラブ導波路構造の光軸と直交する方向に沿った他方の露出部をn型にドープする工程を有することを特徴とする付記7に記載のリブ型光導波路デバイスの製造方法。
2 下部クラッド層
3 単結晶コア
4 拡散防止膜
5 屈折率緩和層
6 上部クラッド層
7 スラブ導波路構造
8 p+型領域
9 n+型領域
10,30 SOI基板
11,31 Si基板
12,32 埋込SiO2膜
13 単結晶Si層
14,34 SiO2膜
15,35 レジストパターン
16 Siコア
17,38 SiO2膜
18,39 ZnO膜
19,40 ZnO屈折率緩和層
20,41 SiO2膜
21,42 上部クラッド層
33 単結晶Si0.9Ge0.1層
36 単結晶コア
361 入力導波路
362 分岐導波路
363 第1アーム導波路
364 第2アーム導波路
365 合波導波路
366 出力導波路
37 スラブ導波路部
43 レジストパターン
44,45 p+型領域
46 レジストパターン
47 n+型領域
48 SiO2膜
49 レジストパターン
50〜52 コンタクトホール
53 レジストパターン
54〜56 電極
Claims (5)
- SiO2からなる下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に設けられたSi1−xGex(但し、0≦x≦0.3)からなる単結晶コアと、
前記単結晶コアの側面に屈折率緩和層の構成元素が前記単結晶コアに拡散するのを防止する拡散防止膜を介して設けられた前記屈折率緩和層と、
前記単結晶コアの上面と前記拡散防止膜及び前記屈折率緩和層の露出面を覆うSiO2からなる上部クラッド層と
を有する光導波路を備え、
前記屈折率緩和層の屈折率が、前記単結晶コアの屈折率より小さく且つ前記上部クラッド層の屈折率より大きいことを特徴とするリブ型光導波路デバイス。 - 前記単結晶コアと前記下部クラッド層との間にスラブ導波路構造を有し、
前記スラブ導波路構造が、前記光導波路の光軸と直交する方向にpin接合構造が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のリブ型光導波路デバイス。 - 前記pin接合構造が形成されたスラブ導波路構造を有する光導波路を2本並行に設け、
前記2本の光導波路がマッハツェンダー型光干渉計の2本のアーム導波路となることを特徴とする請求項2に記載のリブ型光導波路デバイス。 - Si基板上にSiO2膜を介して設けた単結晶Si1−xGex(但し、0≦x≦0.3)膜の少なくとも上部をエッチングして単結晶コアを形成する工程と、
全面に屈折率緩和層の構成元素が前記単結晶コアに拡散するのを防止する拡散防止膜及び前記屈折率緩和層を堆積する工程と、
異方性エッチングにより前記拡散防止膜及び前記屈折率緩和層をエッチングして、前記単結晶コアの側面にのみ前記拡散防止膜を介して前記屈折率緩和層を残存させる工程と、
前記単結晶コア、前記拡散防止膜及び前記屈折率緩和層を覆うようにSiO2膜を堆積する工程と、
異方性エッチングにより前記SiO2膜をエッチングして前記単結晶コア層の上面と前記拡散防止膜及び前記屈折率緩和層の露出面を覆うSiO 2 からなる上部クラッド層を形成する工程と
を有することを特徴とするリブ型光導波路デバイスの製造方法。 - 前記単結晶コアを形成する工程において、前記単結晶Si1−xGex膜の下部を残存させてスラブ導波路構造とし、
前記上部クラッド層の形成工程の後に、前記スラブ導波路構造の光軸と直交する方向に沿った一方の露出部をp型にドープするとともに、前記スラブ導波路構造の光軸と直交する方向に沿った他方の露出部をn型にドープする工程を有することを特徴とする請求項4に記載のリブ型光導波路デバイスの製造方法。
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