JP6336113B2 - 光導波路素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
前述の構成および原理に基づいて機能する光導波路素子の作製方法および構成の詳細について、図2の断面構成を例として説明する。silicon on insulator(SOI)ウエファを用い、光リソグラフィとエッチングによりSOI層中に図8に示したリブ導波路200を形成する。SOIウエファの基板が基板211となり、SOIウエファの埋め込み酸化層が下部クラッド212となる。下部クラッド212の垂直方向の厚みは2μmである。
本実施例では、本発明の光導波路素子の第二の構成について説明する。図14に、本実施例におけるリブリブの上面図を模式的に示す。リブ導波路を含む光導波路素子の断面図を図15に模式的に示す。基板311、下部クラッド312、上部クラッド313、リブ導波路300のリブ314及びスラブ315の構成は、それぞれ実施例1の基板111、下部クラッド112、上部クラッド113、リブ導波路100のリブ114及びスラブ115と同様であるので、重複する説明は省略する。
実施例1もしくは実施例2に記載された光導波路素子を用いて、Mach−Zehnder(MZ)光変調器として機能する光導波路素子の構成について説明する。MZ光変調器の構成のブロック図を図19に示す。MZ光変調器は以下の構成からなる:
入射導波路1905;
1×2分波部1903;
導波路1906、位相シフタ1901および導波路1908からなる第1のアーム;
導波路1907、位相シフタ1902および導波路1909からなる第2のアーム;
2×1合波部1904;
出射導波路1910。
実施例1もしくは実施例2に記載された光導波路素子を用いて、図19のブロック図に示されたMach−Zehnder(MZ)光変調器として機能する光導波路素子の他の構成について説明する。
実施例1もしくは実施例2に記載された光導波路素子を用いて、図19のブロック図に示されたMach−Zehnder(MZ)光変調器として機能する光導波路素子のさらに他の構成について説明する。
110,239,310,2010,2030,2110,2130,2210,2230,2310,2330,2410,2430,2510,2530…N+領域、
111,211,311,2037,2137,2237,2337,2437,2537…基板、
112,212,312,2038,2138,2238,2338,2438,2538…下部クラッド、
113,213,313,2039,2139,2239,2339,2439,2539…上部クラッド、
114,214,314…リブ、115,215,315…スラブ、
116,216,316…頂上部、117,317…底面、
118,218,318…P領域に近い側壁、119,219,319…N領域に近い側壁、
120,220A,220B…スラブの頂上部、
221,231,241,242…光学レジスト、
222,232,235,243,244…レジスト側壁、
224…アンドープ領域、233…P+領域、
251,2011,2031,2111,2131,2211,2231,2311,2331,2411,2431,2511,2531…P++領域、
252,2012,2032,2112,2132,2212,2232,2312,2332,2412,2432,2512,2532…N++領域、
253,254,2013,2014,2033,2034,2113,2114,2133,2134,2213,2214,2233,2234,2313,2314,2333,2334,2413,2414,2433,2434,2513,2514,2533,2534…ビア電極、
255,256,2015,2016,2035,2036,2115,2116,2135,2136,2215,2216,2236,2315,2316,2336,2415,2416,2436,2515,2516,2536…進行波電極。
Claims (10)
- 基板と、
前記基板上に設けられる下部クラッドと、
前記下部クラッド上に設けられるスラブと前記スラブ上に接して設けられる単一のリブとを有するリブ導波路と、
前記リブ導波路上に設けられる上部クラッドと、
を備える光導波路素子であって、
前記リブ導波路が、前記リブと前記スラブとにわたるP型の導電性を示す第一の導電性を有する第一のドープ領域と、前記第一のドープ領域と接し、前記リブと前記スラブとにわたるN型の導電性を示す第二の導電性を有する第二のドープ領域とを有し、
前記第一のドープ領域と前記第二のドープ領域との境界は、前記基板の表面に垂直な方向に沿って形成されるPN接合を形成し、かつ前記基板の平面視において前記リブ導波路における導波光の伝搬方向に沿って波形状に形成され、
前記リブ導波路が、前記リブ中において前記第二のドープ領域とは反対側に接し、前記第一のドープ領域よりも低い導電性を示す第一の低導電領域と、前記リブ中において前記第一のドープ領域とは反対側に接し、前記第二のドープ領域よりも低い導電性を示す第二の低導電領域とのうちの少なくとも一方を有し、
前記リブ導波路が前記第一の低導電領域を有する場合には、前記導波光の伝搬方向に沿って、前記第一のドープ領域の幅が実質的に一定であり、
前記リブ導波路が前記第二の低導電領域を有する場合には、前記導波光の伝搬方向に沿って、前記第二のドープ領域の幅が実質的に一定である、光導波路素子。 - 請求項1に記載の光導波路素子において、
前記第一の低導電領域及び前記第二の低導電領域のうちの少なくとも一方が真性領域であることを特徴とする光導波路素子。 - 請求項1または2に記載の光導波路素子であって、
前記リブ導波路が前記第一の低導電領域を有する場合には、前記スラブのうち前記第一の低導電領域直下の領域に、前記第二のドープ領域および前記第一の低導電領域と接して前記第二の導電性を有する第三のドープ領域が存在し、前記スラブのうちその上に前記リブが存在しない部分に前記第二の導電性を有する第四のドープ領域が前記第三のドープ領域と接して存在し、前記第一の低導電領域のキャリア密度が前記第三のドープ領域のキャリア密度より低く、前記第三のドープ領域のキャリア密度が前記第二のドープ領域のキャリア密度より低く、前記第四のドープ領域のキャリア密度が前記第二のドープ領域のキャリア密度より高いか又は等しく、
前記リブ導波路が前記第二の低導電領域を有する場合には、前記スラブのうち前記第二の低導電領域直下の領域に、前記第一のドープ領域および前記第一の低導電領域と接して前記第一の導電性を有する第七のドープ領域が存在し、前記スラブのうちその上に前記リブが存在しない部分に前記第一の導電性を有する第八のドープ領域が前記第七のドープ領域と接して存在し、前記第一の低導電領域のキャリア密度が前記第三のドープ領域のキャリア密度より低く、前記第七のドープ領域のキャリア密度が前記第一のドープ領域のキャリア密度より低く、前記第八のドープ領域のキャリア密度が前記第一のドープ領域のキャリア密度より高いか又は等しい光導波路素子。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光導波路素子であって、
前記リブ導波路が前記第二の低導電領域を有しない場合には、前記境界に対して前記第一のドープ領域と同じ側の前記スラブのうちの前記スラブ上に前記リブが存在しない部分まで、前記第一のドープ領域が伸張され、
前記リブ導波路が前記第一の低導電領域を有しない場合には、前記境界に対して前記第二のドープ領域と同じ側の前記スラブのうちの前記スラブ上に前記リブが存在しない部分まで、前記第二のドープ領域が伸張されている光導波路素子。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光導波路素子であって、
前記上部クラッド上に存在する第一の金属電極をさらに備え、
前記境界に対して前記第二のドープ領域と同じ側の前記スラブのうちの前記スラブ上に前記リブが存在しない部分に、前記第二の導電性を有する第五のドープ領域が存在し、前記第五のドープ領域と前記第一の金属電極とが第一の垂直貫通ビアを介して接続されている光導波路素子。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の光導波路素子であって、
前記上部クラッド上に存在する第二の金属電極をさらに備え、
前記境界に対して前記第一のドープ領域と同じ側の前記スラブのうちの前記スラブ上に前記リブが存在しない部分に、前記第一の導電性を有する第六のドープ領域が存在し、前記第六のドープ領域と前記第二の金属電極とが第二の垂直貫通ビアを介して接続されている光導波路素子。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の光導波路素子であって、
前記光導波路素子の幅方向に並列して配列される二つの前記リブ導波路である第一のリブ導波路と第二のリブ導波路とを備える光導波路素子。 - 請求項7に記載の光導波路素子であって、
前記第一のリブ導波路のスラブのうちの前記第一のリブ導波路のリブよりも前記第二のリブ導波路に近い部分が、第三の垂直貫通ビアを介して、前記上部クラッド上に存在する第三の金属電極に接続され、
前記第二のリブ導波路のスラブのうちの前記第二のリブ導波路のリブよりも前記第一のリブ導波路に近い部分が、第四の垂直貫通ビアを介して、前記上部クラッド上に存在する第四の金属電極に接続されている光導波路素子。 - 請求項7に記載の光導波路素子であって、
前記第一のリブ導波路のスラブのうちの前記第一のリブ導波路のリブよりも前記第二のリブ導波路に近い部分と、前記第二のリブ導波路のスラブのうちの前記第二のリブ導波路のリブよりも前記第一のリブ導波路に近い部分とが、それぞれ第三及び第四の垂直貫通ビアを介して、前記上部クラッド上に存在する電気的に共通の第五の金属電極に接続されている光導波路素子。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光導波路素子の製造方法であって、
前記リブ導波路が前記第一の低導電領域を有しかつ前記第二の低導電領域を有しない場合には、前記第一の低導電領域と前記第二のドープ領域との境界となる位置において水平面内でのレジスト側壁の位置が前記リブ導波路における導波光の伝搬方向に沿って波形状に変化し、前記第二のドープ領域となる領域を覆い、前記第一の低導電領域となる領域を露出させた第一のレジストを作製し、
前記リブ導波路が前記第二の低導電領域を有しかつ前記第一の低導電領域を有しない場合には、前記第二の低導電領域と前記第一のドープ領域との境界となる位置において水平面内でのレジスト側壁の位置が前記リブ導波路における導波光の伝搬方向に沿って波形状に変化し、前記第一のドープ領域となる領域を覆い、前記第二の低導電領域となる領域を露出させた第二のレジストを作製し、
前記リブ導波路が前記第一の低導電領域および前記第二の低導電領域を有する場合には、前記第一のレジストまたは前記第二のレジストを作製するレジスト作製工程と、
前記レジスト作製工程の後で、前記第一のレジストまたは前記第二のレジストをトリミングすることにより、前記基板の平面視で前記PN接合となる位置において、水平面内でのレジスト側壁の位置が前記リブ導波路における導波光の伝搬方向に沿って波形状に変化するレジストを形成するトリミング工程を有する光導波路素子の製造方法。
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