JP6020295B2 - Ｓｉ光集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｓｉ光集積回路装置及びその製造方法に関するものであり、例えば、光通信或いはデータ通信に用いられる光素子をＳｉ基板上集積化したＳｉ光集積回路装置に関するものである。

近年、サーバＣＰＵ間のデータ伝送量の増大に伴い、従来のＣｕ配線を用いた電気信号による伝送での対応が限界に近づきつつある。このボトルネックを解消するためには、光インターコネクト、即ち、光信号によるデータ伝送が必要とされる。

さらには、低消費電力、小面積化の観点から、光送受信に必要となる光送信器、光変調器或いは光受信器等の光機能素子をＳｉ基板上に集積化したＳｉ光集積回路装置が必要になる。このようなＳｉ光集積回路装置においては、各光機能素子の間は、一般に、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉ光導波路によって結合される。

また、このようなＳｉ光集積回路装置に設ける光受信器ではＣＭＯＳ作製プロセスとの親和性が高いＧｅが吸収層としたＧｅフォトディテクターが用いられている。このＧｅフォトディテクターとＳｉ光導波路とを結合させる方法として、エバネッセント結合とバットジョイント結合とが得られている。

エバネッセント結合の場合には、Ｓｉ光導波路の上部もしくは下部にＧｅフォトディテクターを配置し、Ｓｉ光導波路からＧｅフォトディテクターに光をエバネッセント結合させる（例えば、非特許文献１参照）。一方、バットジョイント結合の場合には、Ｓｉ光導波路に対してＧｅフォトディテクターを突き合わせて光結合させる（例えば、非特許文献２参照）。

この２つの結合方法をフォトディテクターの特性の観点から比較すると、バットジョイント結合の方が、光閉じ込め係数を大きくすることが可能であるため、結合長を短くすることが可能である。その結果、素子容量を小さくすることが可能で、高速特性に有利であるといった特徴がある。

また、ＧｅをＥＡ（電界吸収）層に用いた電界吸収型の光変調器では、フォトディテクターの場合と同様に、光閉じ込め係数を大きくすることで作用長を短くすることが可能なバットジョイント結合が適用されている（例えば、非特許文献３参照）。

一方、近年、Ｇｅに引っ張り歪を導入し、高濃度にｎ型ドープすることにより高い光利得が得られることが報告されている（例えば、非特許文献４参照）。さらには、引っ張り歪の導入と高濃度のｎ型ドープを活性層に適用することでレーザ発振することも報告されている（例えば、非特許文献５参照）。この場合、引っ張り歪の導入と高濃度のｎ型ドープにより、伝導帯のΓ谷がＬ谷よりもエネルギーレベルが低くなり、通常のバルク状態では間接遷移型のＧｅが直接遷移型化したと考えられている。

Ｔ．Ｙｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，１５（２００７），１３９６５ Ｌ．Ｖｉｖｉｅｎ ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，１５（２００７）、９８４３ Ｆｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，１９（２０１１），７０６２ Ｘ．Ｓｕｎ ｅｔ ａｌ．，ＪＳＴＱＥ，１６，１２４（２０１０） Ｃ−Ａｇｕｉｌｅｒａ ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔｉｃｅ Ｅｘｐｒｅｓｓ，２０（２０１２），１１３１６

Ｓｉ光集積回路装置において、Ｇｅで構成されるレーザ、ＳＯＡ（半導体光増幅器）、ＥＡ光変調器或いはフォトディテクターをＳｉ基板上に集積することを想定すると、Ｓｉ光導波路と各光機能素子とをバットジョイント接合することが必要になる。

しかしながら、ＳｉとＧｅの格子定数差に起因して、Ｓｉ光導波路と各Ｇｅ光機能素子とのバットジョイント接合部に転位・欠陥が形成される。このような転位・欠陥はキャリアトラップとなり、レーザ素子では発光効率の低下、ＳＯＡでは効率の低下、ＥＡ変調器では消光比の低下、及び、フォトディテクターでは応答感度の低下といった各素子特性の低下が発生するという問題がある。

また、ＳｉとＧｅの屈折率差から界面で光の反射が発生し、レーザの発振特性、ＳＯＡの増幅特性を劣化させる原因になりうる。さらには、バットジョイント接合部における転位・欠陥は素子の信頼性を劣化させる原因にもなる。

したがって、Ｓｉ光集積回路装置において、Ｇｅ光機能素子と導波路の界面における転位・欠陥の発生を抑制し、各Ｇｅ光機能素子の特性及び信頼性を向上させることを目的とする。

開示する一観点からは、少なくとも表面がｉ型単結晶Ｓｉ層である基板と、前記ｉ型単結晶Ｓｉ層に設けられ、ｉ型Ｓｉ層で分離された第１のｐ型Ｓｉ層及び第２のｐ型Ｓｉ層と、前記第１のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第１の光機能素子部と、前記第２のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第２の光機能素子部と、前記第１の光機能素子部と前記第２の光機能素子部との間に設けられたｉ型Ｇｅ層からなる接続導波路部とを有することを特徴とするＳｉ光集積回路装置が提供される。

また、開示する別の観点からは、少なくとも表面がｉ型単結晶Ｓｉ層である基板にｐ型不純物をイオン注入するとともに活性化アニールを行って、前記ｉ型単結晶Ｓｉ層にｉ型Ｓｉ層で分離された第１のｐ型Ｓｉ層及び第２のｐ型Ｓｉ層を形成する工程と、前記ｉ型単結晶Ｓｉ層上にｉ型Ｇｅ層を成長する工程と、前記ｉ型Ｇｅ層に選択的にｎ型不純物を注入して第１のｎ型Ｇｅ層を形成する工程と、前記ｉ型Ｇｅ層に選択的にｎ型不純物を前記第１のｎ型Ｇｅ層と異なった深さに注入してｉ型Ｇｅ層からなる接続導波路部により前記第１のｎ型Ｇｅ層と分離された第２のｎ型Ｇｅ層を形成する工程と、活性化アニールを施すことによって、前記第１のｎ型Ｇｅ層及び前記第２のｎ型Ｇｅ層に注入した不純物を一括して活性化する工程とを有することを特徴とするＳｉ光集積回路装置の製造方法が提供される。

開示のＳｉ光集積回路装置及びその製造方法によれば、Ｇｅ光機能素子と導波路の界面における転位・欠陥の発生を抑制し、各Ｇｅ光機能素子の特性及び信頼性を向上させることが可能になる。

本発明の実施の形態のＳｉ光集積回路装置の概念的斜視図である。 本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置の製造工程の途中までの説明図である。 本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置の製造工程の図２以降の途中までの説明図である。 本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置の製造工程の図３以降の途中までの説明図である。 本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置の製造工程の図４以降の途中までの説明図である。 本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置の製造工程の図５以降の途中までの説明図である。 本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置の製造工程の図６以降の途中までの説明図である。 本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置の製造工程の図７以降の説明図である。 本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置の概念的透視斜視図である。 本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置の要部断面図及び要部透視平面図である。 本発明の実施例２のＳｉ光集積回路装置の概念的透視斜視図である。 本発明の実施例２のＳｉ光集積回路装置の要部断面図及び要部透視平面図である。

ここで、図１を参照して、本発明の実施の形態のＳｉ光集積回路装置を説明する。図１は、本発明の実施の形態のＳｉ光集積回路装置の概念的斜視図であり、ここで、クラッド層を兼ねる絶縁保護膜及びバリアメタル層は図示を省略している。少なくとも表面がｉ型の単結晶Ｓｉ層７である基板を用意する。この基板は、ｉ型バルク単結晶Ｓｉ基板でも良いが、一般的には、単結晶のＳｉ基板５上にＢＯＸ層となる酸化膜６を介して単結晶Ｓｉ層７を設けたＳＯＩ基板を用いる。

次いで、必須ではないが、単結晶Ｓｉ層７を選択的にエッチングしてＳｉリブ型導波路部１を形成する。次いで、Ｓｉリブ型導波路部１を形成していない領域にｐ型不純物をイオン注入するとともに活性化アニールを行って、ｉ型Ｓｉ層１３で分離された第１のｐ型Ｓｉ層１１及び第２のｐ型Ｓｉ層１２を形成する。

次いで、ｉ型単結晶Ｓｉ層７上にｉ型Ｇｅ層を成長する。この時、Ｓｉリブ型導波路部１を形成している場合には、このｉ型Ｇｅ層はＳｉリブ型導波路部１のコア層に対してバットジョイント接合することになる。ｉ型Ｇｅ層の成長に際しては、最初に低温成長により２次元平坦性に優れた結晶成長を行った後に、高温成長により結晶性に優れた結晶成長を行う２段階成長法を採用することが望ましいが、１段階成長法でも良い。具体的な成長方法としては、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＵＨＶ（Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ Ｖａｃｕｕｍ）−ＣＶＤ法或いはＬＰ（減圧）−ＣＶＤ法等を用いれば良い。

次いで、ｉ型Ｇｅ層に選択的にｎ型不純物を注入して第１のｎ型Ｇｅ層８を形成する工程と、ｉ型Ｇｅ層に選択的にｎ型不純物を前記第１のｎ型Ｇｅ層８と異なった深さに注入してｉ型Ｇｅ層からなる接続導波路部３により第１のｎ型Ｇｅ層８と分離された第２のｎ型Ｇｅ層９を形成する。

この時、第１のｐ型Ｓｉ層１１をコンタクト層としてその上に設けられた第１のｎ型Ｇｅ層８を含む第１の光機能素子部２と、第２のｐ型Ｓｉ層１２をコンタクト層としてその上に設けられた第２のｎ型Ｇｅ層９を含む第２の光機能素子部４が形成される。この第１の光機能素子部２と第２の光機能素子部４とは、ｉ型Ｇｅ層１０で接続されているので、接続界面に転位・欠陥が発生することがなく、各光機能素子の特性及び信頼性を向上させることができる。

以降は、コア層に対するクラッド層を兼ねるＳｉＯ_２膜を保護膜として設けた後、ｎ側電極１４，１６とｐ側電極１５，１７を設けることによって、Ｓｉ光集積回路装置の基本構成が得られる。

第１の光機能素子部２を、ｐ型Ｓｉ層１１からなるコンタクト層、ｎ型Ｇｅ層８からなる活性層及びｎ型Ｇｅ層８からなるコンタクト層（活性層と共用）を備えた半導体光増幅器としても良い。この場合、第２の光機能素子部４は、ｐ型Ｓｉ層１２からなるコンタクト層、ｉ型Ｇｅ層１０からなる光吸収層及びｎ型Ｇｅ層９からなるコンタクト層を備えたＰＩＮ型フォトダイオードとする。

或いは、第１の光機能素子部２をｐ型Ｓｉ層１１からなるコンタクト層、ｉ型Ｇｅ光吸収層及びｎ型Ｇｅコンタクト層を備えた電界吸収型変調器としても良い。この場合、第２の光機能素子部４は、ｐ型Ｓｉ層１２からなるコンタクト層、ｎ型Ｇｅ活性層及びｎ型Ｓｉクラッド層を備えた半導体レーザとする。なお、ｎ型Ｓｉクラッド層は単結晶Ｓｉでも良いが、ｎ型多結晶Ｓｉ層でも良い。

或いは、半導体光増幅器、フォトダイオード、電界吸収型変調器及び半導体レーザを適宜組み合わせて集積化しても良く、例えば、半導体光増幅器とフォトダイオードの組合わせと、電界吸収型変調器と半導体レーザの組み合わせを並列配置しても良い。

このように、本発明の実施の形態においては、一回の結晶成長工程で形成したｉ型Ｇｅ層を利用して少なくとも２つの光機能素子部を形成しているので、製造工程が簡素化される。また、２つの光機能素子部の間は、不純物が注入されなかったｉ型Ｇｅ層からなる接続導波路部３で接続されているので、接続界面に転位・欠陥が発生することがなく、各光機能素子の特性及び信頼性を向上させることができる。

次に、図２乃至図１０を参照して、本発明の実施例１のＳｉ光集積回路装置を説明するが、まず、図２乃至図８を参照して、実施例１のＳｉ光集積回路装置の製造工程を説明する。なお、各図における図（ａ）は概念的斜視図であり、図（ｂ）は、図（ａ）における一点鎖線で示した平行四辺形に沿った概念的断面図である。

まず、図２に示すように、Ｓｉ基板２１上に厚さが３．０μｍのＳｉＯ_２膜からなるＢＯＸ層２２を介して厚さが２５０ｎｍのｉ型Ｓｉ層２３が設けられたＳＯＩ基板をエッチングしてコア層２５とスラブ部２６とからなるＳｉリブ型導波路２４を形成する。この時、コア層２５の厚さを６０ｎｍとし、先端部の幅を４００ｎｍとし、後部を後端部の幅が５．０μｍとなるようにテーパ状に形成する。

次いで、図３に示すように、イオン注入マスク２７を設けて、Ｂをイオン注入したのち、１０００℃で活性化アニールを行うことによって、ＢＯＸ層２２に達するキャリア濃度が１．０×１０^１８ｃｍ^-３のｐ型Ｓｉ層２８、２９を形成する。

次いで、図４に示すように、イオン注入マスク２７を除去したのち、新たにエッチングマスク３０を形成して、コア層２５の後端部から以降の領域を残膜厚さが５０ｎｍになるようにエッチングしてリセス部を形成する。この時、ｉ型Ｓｉ層２３の残部がｉ型Ｓｉ分離層３１となる

次いで、図５に示すように、エッチングマスク３０を除去したのち、新たに選択成長マスク３２を設けて、ＬＰ−ＣＶＤ法によりリセス部の一部にコア層２５とバットジョイント接合するように幅が５．０μｍで厚さが５００ｎｍのｉ型Ｇｅ層３３を選択成長させる。この時、初期段階では良好な２次元構造が得られるように低温成長させ、その後、結晶性を良好にするために高温成長させる２段階成長法を用いる。

次いで、図６に示すように、選択成長マスク３２を除去したのち、新たにイオン注入マスク３４を形成し、コア層２５と接する長さが５００μｍの領域にＰを深くイオン注入してｎ^＋型Ｇｅ活性層３５を形成する。

次いで、図７に示すように、イオン注入マスク３４を除去して、新たなイオン注入マスク３６を形成し、ｎ^＋型Ｇｅ活性層３５の端部から２．０μｍ離れた長さが５０μｍの領域にＰを浅くイオン注入してｎ^＋型Ｇｅ層３７を形成する。この時、アニール後のｎ^＋型Ｇｅ層の厚さが０．２μｍになるように加速エネルギーを設定する。

次いで、５００℃でアニールを行うことによって注入したＰを活性化する。その結果、ｎ^＋型Ｇｅ活性層３５はキャリア濃度が５．０×１０^１９ｃｍ^-３の半導体光増幅器の活性層となり、ｎ^＋型Ｇｅ層３７はキャリア濃度が５．０×１０^１９ｃｍ^-３のコンタクト層となる。また、ｎ^＋型Ｇｅ層３７の下のｉ型Ｇｅ層はｉ型Ｇｅ光吸収層３８となり、ｎ^＋型Ｇｅ活性層３５とｎ^＋型Ｇｅ層３７との間の長さが２．０μｍのｉ型Ｇｅ層がｉ型Ｇｅ光導波層３９となる。

次いで、図８に示すように、ＬＰ−ＣＶＤ法を用いて、保護層を兼ねるＳｉＯ_２クラッド層４０を形成したのち、ＣＭＰ（化学機械研磨）法により平坦化する。次いで、電極形成のためのコンタクトホールを形成し、スパッタリング法によりバリア層となるＴｉ膜４１を形成したのち、コンタクトホールをＡｌで埋め込んでｎ側電極４２，４４及びｐ側電極４３，４５を形成することによってＳｉ光集積回路装置が完成する。

図９は、素子構造を理解しやすくするためにＳｉＯ_２クラッド層４０を除いた状態の概念的透視斜視図であり、図１０（ａ）は要部断面図であり、図１０（ｂ）は要部透視平面図である。ここでは、ｐ型Ｓｉ層２８／ｎ^＋型Ｇｅ活性層３５により半導体光増幅器が形成され、ｐ型Ｓｉ層２９／ｉ型Ｇｅ光吸収層３８／ｎ^＋型Ｇｅ層３７によりＰＩＮ型フォトダイオードが形成される。

このＳｉ光集積回路装置の半導体光増幅器の素子特性としては、注入電流〜５００ｍＡ、消費電力〜７５０ｍＷの条件で、１．５５μｍの波長の入射光に対する利得は２１ｄＢとなる。また、フォトダイオードの素子特性としては、−１Ｖのバイアス下で、１．０Ａ／Ｗの応答効率で、応答速度は２５ＧＨｚになる。

次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施例２のＳｉ光集積回路装置を説明するが、電界吸収型変調器と半導体レーザを組み合わせた以外の基本的な構造及び製造工程は上記の実施例１と同様であるので最終的な構造のみを説明する。図１１は、本発明の実施例２のＳｉ光集積回路装置の概念的透視斜視図であり、図１２（ｂ）は要部断面図であり、図１２（ｃ）は要部透視平面図である。

図１１に示すように、コア層２５をテーパ部なしの直線形状とし、その直後にｐ型Ｓｉ層２８／ｉ型Ｇｅ光吸収層５１／ｎ^＋型Ｇｅコンタクト層５２からなる電界吸収型変調器を設け、ストライプ状のｎ側電極５８を形成する。また、電界吸収型変調器の後段に、ｉ型Ｇｅ光導波層５３を挟んで、ｐ型Ｓｉ層２９／ｎ^＋型Ｇｅ活性層５４／ｎ^＋型Ｓｉクラッド層５５からなる半導体レーザを設け、ストライプ状のｎ側電極６０を形成する。なお、ｎ側電極５８，６０及びｐ側電極５９，６１は、バリア層となるＴｉＮ膜５７を介してＡｌを埋め込んで形成する。また、図１２（ｂ）に示すように、保護層を兼ねるＳｉＯ_２クラッド層５６を設けている。

この本発明の実施例２においては、半導体レーザで発振させたレーザ光を電界吸収型変調器で変調させてコア層２５から出射させる。なお、電界吸収型変調器は電圧をｏｆｆにした状態で光が透過し、電圧をｏｎにした状態で光を吸収する。

ここで、実施例１及び実施例２を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
（付記１）少なくとも表面がｉ型単結晶Ｓｉ層である基板と、前記ｉ型単結晶Ｓｉ層に設けられ、ｉ型Ｓｉ層で分離された第１のｐ型Ｓｉ層と第２のｐ型Ｓｉ層と、前記第１のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第１の光機能素子部と、前記第２のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第２の光機能素子部と、前記第１の光機能素子部と前記第２の光機能素子部との間に設けられたｉ型Ｇｅ層からなる接続導波路部とを有することを特徴とするＳｉ光集積回路装置。
（付記２）前記第１の光機能素子部の前記接続導波路部と接する面と反対側の面に、バットジョイント接続されたＳｉリブ型導波路部を有することを特徴とする付記１に記載のＳｉ光集積回路装置。
（付記３）前記第１のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第１の光機能素子部が、ｐ型Ｓｉコンタクト層、ｎ型Ｇｅ活性層及びｎ型Ｇｅコンタクト層を備えた半導体光増幅器であり、且つ、前記第２のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第２の光機能素子部が、ｐ型Ｓｉコンタクト層、ｉ型Ｇｅ光吸収層及びｎ型Ｇｅコンタクト層を備えたＰＩＮ型フォトダイオードであることを特徴とする付記１または付記２に記載のＳｉ光集積回路装置。
（付記４）前記第１のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第１の光機能素子部が、ｐ型Ｓｉコンタクト層、ｉ型Ｇｅ光吸収層及びｎ型Ｇｅコンタクト層を備えた電界吸収型変調器であり、且つ、前記第２のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第２の光機能素子部が、ｐ型Ｓｉコンタクト層、ｎ型Ｇｅ活性層及びｎ型Ｓｉクラッド層を備えた半導体レーザであることを特徴とする付記１または付記２に記載のＳｉ光集積回路装置。
（付記５）前記ｎ型Ｓｉクラッド層が、ｎ型多結晶Ｓｉクラッド層であることを特徴とする付記４に記載のＳｉ光集積回路装置。
（付記６）前記基板が、Ｓｉ単結晶上にＳｉＯ_２膜を介して前記単結晶Ｓｉ層が設けられたＳＯＩ基板であ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Ｓｉ光集積回路装置。
（付記７）少なくとも表面がｉ型単結晶Ｓｉ層である基板にｐ型不純物をイオン注入するとともに活性化アニールを行って、前記ｉ型単結晶Ｓｉ層にｉ型Ｓｉ層で分離された第１のｐ型Ｓｉ層及び第２のｐ型Ｓｉ層を形成する工程と、前記ｉ型単結晶Ｓｉ層上にｉ型Ｇｅ層を成長する工程と、前記ｉ型Ｇｅ層に選択的にｎ型不純物を注入して第１のｎ型Ｇｅ層を形成する工程と、前記ｉ型Ｇｅ層に選択的にｎ型不純物を前記第１のｎ型Ｇｅ層と異なった深さに注入してｉ型Ｇｅ層からなる接続導波路部により前記第１のｎ型Ｇｅ層と分離された第２のｎ型Ｇｅ層を形成する工程と、活性化アニールを施すことによって、前記第１のｎ型Ｇｅ層及び前記第２のｎ型Ｇｅ層に注入した不純物を一括して活性化する工程とを有することを特徴とするＳｉ光集積回路装置の製造方法。
（付記８）前記第１のｐ型Ｓｉ層及び第２のｐ型Ｓｉ層を形成する工程の前に、前記ｉ型単結晶Ｓｉ層をエッチングしてＳｉリブ型導波路を形成する工程を有することを特徴とする付記７に記載のＳｉ光集積回路装置の製造方法。
（付記９）前記ｉ型Ｇｅ層を成長する工程が、前記Ｓｉリブ型導波路のコア層に対して前記ｉ型Ｇｅ層をバットジョイント接合する工程であることを特徴とする付記８に記載のＳｉ光集積回路装置の製造方法。
（付記１０）前記第１のｎ型Ｇｅ層或いは前記第２のｎ型Ｇｅ層の一方の表面を除去する工程と、前記表面が除去されたｎ型Ｇｅ層の除去部にｎ型多結晶Ｓｉ層を堆積する工程とをさらに有することを特徴とする付記７乃至付記９のいずれか１に記載のＳｉ光集積回路装置の製造方法。

１ Ｓｉリブ型導波路部
２ 第１の光機能素子部
３ 接続導波路部
４ 第２の光機能素子部
５ シリコン基板
６ 酸化膜
７ 単結晶Ｓｉ層
８，９ ｎ型Ｇｅ層
１０ ｉ型Ｇｅ層
１１，１２ ｐ型Ｓｉ層
１３ ｉ型Ｓｉ層
１４，１６ ｎ側電極
１５，１７ ｐ側電極
２１ Ｓｉ基板
２２ ＢＯＸ層
２３ ｉ型Ｓｉ層
２４ Ｓｉリブ型導波路
２５ コア層
２６ スラブ部
２７，３４，３６ イオン注入マスク
２８，２９ ｐ型Ｓｉ層
３０ エッチングマスク
３１ ｉ型Ｓｉ分離層
３２ 選択成長マスク
３３ ｉ型Ｇｅ層
３５ ｎ^＋型Ｇｅ活性層
３７ ｎ^＋型Ｇｅ層
３８ ｉ型Ｇｅ光吸収層
３９ ｉ型Ｇｅ光導波層
４０ ＳｉＯ_２クラッド層
４１ ＴｉＮ膜
４２，４４ ｎ側電極
４３，４５ ｐ側電極
５１ ｉ型Ｇｅ光吸収層
５２ ｎ^＋型Ｇｅコンタクト層
５３ ｉ型Ｇｅ光導波層
５４ ｎ^＋型Ｇｅ活性層
５５ ｎ^＋型Ｓｉクラッド層
５６ ＳｉＯ_２クラッド層
５７ ＴｉＮ膜
５８，６０ ｎ側電極
５９，６１ ｐ側電極

Claims (5)

1. 少なくとも表面がｉ型単結晶Ｓｉ層である基板と、
   前記ｉ型単結晶Ｓｉ層に設けられ、ｉ型Ｓｉ層で分離された第１のｐ型Ｓｉ層及び第２のｐ型Ｓｉ層と、
   前記第１のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第１の光機能素子部と、
   前記第２のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第２の光機能素子部と、
   前記第１の光機能素子部と前記第２の光機能素子部との間に設けられたｉ型Ｇｅ層からなる接続導波路部と
   を有することを特徴とするＳｉ光集積回路装置。
2. 前記第１の光機能素子部の前記接続導波路部と接する面と反対側の面に、バットジョイント接続されたＳｉリブ型導波路部を有することを特徴とする請求項１に記載のＳｉ光集積回路装置。
3. 前記第１のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第１の光機能素子部が、ｐ型Ｓｉコンタクト層、ｎ型Ｇｅ活性層及びｎ型Ｇｅコンタクト層を備えた半導体光増幅器であり、且つ、
   前記第２のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第２の光機能素子部が、ｐ型Ｓｉコンタクト層、ｉ型Ｇｅ光吸収層及びｎ型Ｇｅコンタクト層を備えたＰＩＮ型フォトダイオードである
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＳｉ光集積回路装置。
4. 前記第１のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第１の光機能素子部が、ｐ型Ｓｉコンタクト層、ｉ型Ｇｅ光吸収層及びｎ型Ｇｅコンタクト層を備えた電界吸収型変調器であり、且つ、
   前記第２のｐ型Ｓｉ層をコンタクト層としてその上に設けられたＧｅ層を含む第２の光機能素子部が、ｐ型Ｓｉコンタクト層、ｎ型Ｇｅ活性層及びｎ型Ｓｉクラッド層を備えた半導体レーザである
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＳｉ光集積回路装置。
5. 少なくとも表面がｉ型単結晶Ｓｉ層である基板にｐ型不純物をイオン注入するとともに活性化アニールを行って、前記ｉ型単結晶Ｓｉ層にｉ型Ｓｉ層で分離された第１のｐ型Ｓｉ層及び第２のｐ型Ｓｉ層を形成する工程と、
   前記ｉ型単結晶Ｓｉ層上にｉ型Ｇｅ層を成長する工程と、
   前記ｉ型Ｇｅ層に選択的にｎ型不純物を注入して第１のｎ型Ｇｅ層を形成する工程と、
   前記ｉ型Ｇｅ層に選択的にｎ型不純物を前記第１のｎ型Ｇｅ層と異なった深さに注入してｉ型Ｇｅ層からなる接続導波路部により前記第１のｎ型Ｇｅ層と分離された第２のｎ型Ｇｅ層を形成する工程と、
   活性化アニールを施すことによって、前記第１のｎ型Ｇｅ層及び前記第２のｎ型Ｇｅ層に注入した不純物を一括して活性化する工程と、
   を有することを特徴とするＳｉ光集積回路装置の製造方法。

Images