JP7165490B2 - フォトニック送信器及び半導体フォトニック送信器を製造するためのプロセス - Google Patents
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Description
「基板平面」と呼ばれる平面に主に延在する基板と、単結晶シリコンを含み、この基板上に直接延在して、基板平面に主に平行な層とを含む積層(stack)と、
不純物が導入されたIII‐V族結晶性材料でできた副層(sublayer)を含むIII‐V族利得材料でできた層中でエッチングされたIII‐V族材料でできた第1導波路を含み、光信号(optical signal)を生成することができる半導体レーザ光源と、
同じ基板中で生成された導かれた光信号の伝播損失及び伝播指標の変調器であって、半導体レーザ光源により生成された光信号を変調することができ、単結晶シリコンを含む層の単結晶シリコン中で構成された、p型又はn型の不純物導入された単結晶シリコンでできた第1電極と、第1電極のものとは反対型の不純物を有する、不純物導入されたIII‐V族結晶性材料でできた第2電極とを含む変調器と
を含む。
単結晶シリコンでできた第1電極の近位端、
誘電材料でできた薄層、
第2電極の近位端
を互いの上部に直に積層することにより形成される導波路を含む。
「基板平面」と呼ばれる平面に主に延在する基板と、
単結晶シリコンを含み、この基板上に直接、かつ、基板平面に主に平行に延在する層と、
n型又はp型の不純物が導入された単結晶シリコンででき、単結晶シリコンを含む層の単結晶シリコン中に構成され、基板平面に平行な横方向において、近位端から遠位端まで延在し、光信号の伝播の方向において縦に延在する第1電極と、
第1電極のものとは反対型の不純物を有する不純物導入されたIII‐V族結晶性材料ででき、横方向において、基板平面に垂直な軸に関して、第1電極の近位端と面して位置する近位端から、第1電極の遠位端とは反対の側に位置する遠位端まで延在し、近位端を通り、光信号の伝播の方向において、縦に延在する第2電極と、
誘電材料ででき、第1電極の近位端と第2電極の近位端とを互いに電気的に絶縁するために、それらの近位端の間に置かれた層と、
変調される光信号を光信号の伝播の方向に導くことができ、複数の電極の近位端とこれらの近位端の間に置かれた絶縁材料でできた層の部分とで形成される、第1導波路と、
第1導波路内部の電荷担体密度を修正するために、第1電極及び第2電極を異なる電位に電気的に接続するための、複数の電極の遠位端にそれぞれ機械的、電気的な直接の接触をするコンタクト部と、
基板平面に垂直な方向において、第2電極の遠位端から基板まで、及び、横方向及び光信号の伝播の方向において、第2電極の遠位端の全体の下に、延在する領域と、
を備える。
レーザ光源のIII‐V族材料でできた導波路を生成するために用いられるものと同じIII‐V族結晶性材料でできた副層内で、第2電極が生成されるという事実は、送信器の製造を大いに簡単にする。
第1電極の近位端の厚さが、レーザ光源のIII‐V族材料でできた導波路の下に位置する単結晶シリコンでできた導波路の厚さとは異なるという事実は、レーザ光源の動作及び変調器の動作の両方が改善されることを可能にする。特に、レーザ光源の動作を改善するためには、このレーザ光源のIII‐V族材料でできた導波路の下に位置する導波路の厚さが大きいことが好ましい。対照的に、変調器の動作を改善するためには、第1電極の近位端の厚さが第2電極の近位端の厚さとおおよそ等しいことが好ましい。しかしながら、第2電極の近位端の厚さは、III‐V族材料でできた導波路の下に位置する導波路の厚さよりも一般に小さい。
第1電極の近位端の最大厚さが第2導波路の最大厚さよりも断然小さいという事実は、導波路中を伝播する光学場の強度の最大が位置する箇所を、誘電材料でできた層により近付けることを可能にする。そうすることにより、この変調器の複数のコンタクト部の間に電位差が加えられたときに、電荷担体密度が最大である領域に、この箇所がより近付けられる。このことは、この変調器の有効性を改善する。
同様に、第2電極の近位端の最大厚さに近くなるように、第1電極の近位端の最大厚さを選択することは、特に、もしもその材料、この場合には例えば、InP及びシリコン、又は、GaAs及びシリコンがほぼ同じ屈折率を有しているならば、変調器の有効性を改善する。例えば、もしも屈折率n1が区間0.7n2~1.3n2、及び、好ましくは、区間0.85n2~1.15n2又は0.95n2~1.05n2にあるならば、屈折率n1及びn2はほぼ同じであると判断される。電極中の薄くされた中間部分の存在は、送信器の製造中の位置合わせ誤差の重大さを限定し、寄生容量が削減された変調器が得られることを可能にする。
シリコンでできた腕部(arm)を含み、腕部の遠位端が不純物導入されたシリコンから形成された電気抵抗を形成し、腕部の近位端がシリコンでできた導波路と機械的に直接接触するような位相調整装置(phase tuning device)を用いることは、この導波路中での伝播損失を限定する間に、この導波路が効果的に加熱されることを可能にする。特に、この調整装置では、電気抵抗は導波路から離れており、それゆえ、この導波路中の伝播損失を増加させない。このように、導波路の領域に不純物を導入することにより、又は、導波路のすぐ近くに電気抵抗を生成することにより得られる電気抵抗を含む既知の調整装置と比べて、この調整装置は有利である。特に、後の2つの場合において、伝播する光信号の光学場の強度が大きい領域の内部に電気抵抗が位置し、それゆえ実質的な伝播損失を誘発する。
誘電材料ででき、その厚さが100nm又は70nmよりも小さい埋め込み層を用いることは、この層にとって好ましい厚さを得るために除去される材料の量が限定されることを可能にする。このおかげで、好ましい厚さの、得られた層はより平坦であり、変調器の性能及びレーザ光源の性能を改善する。
変調器の第2電極とレーザ光源のいくつかの部分を同時に製造することは、送信器の製造を簡単にする。
帯状部33と機械的、電気的に直接接触し、積層233の左及び右にそれぞれ位置するコンタクト部243G、243Dと、
帯状部234と機械的、電気的に直接接触するコンタクト部244と
を含む。
上端では、電極130と層20との間の界面の高さに位置する水平平面により、
下端では、層3と基板44との間の界面の高さに位置する水平平面により、
水平に境界を設けられる。
領域34は、ずっとぐるりと(all the way therearound)走る仮想の垂直端により垂直に境界を設けられる。この垂直端は、水平平面での領域34の正射影が同じ水平平面での遠位端31の正射影と区別がつかないように、形作られる。この水平平面での遠位端31の正射影は、この水平平面での電極130の、同じ平面での近位端32の正射影を減算した後の、正射影に対応する。この平面での近位端32の正射影は、この水平平面での電極130、120の正射影の共通部分に等しい。図2に示されるように、電極130、120の水平断面が長方形であるような特別な場合には、領域34は、
左には、Y方向及びZ方向に平行で、遠位端31のY方向及びZ方向に平行な垂直側面を通る垂直面により、
右には、Y方向及びZ方向に平行で、近位端12のY方向及びZ方向に平行な垂直側面を通る垂直面により、
前には、X方向及びZ方向に平行で、遠位端31のX方向及びZ方向に平行な垂直前側面を通る垂直面により、そして、
後には、X方向及びZ方向に平行で、遠位端31のX方向及びZ方向に平行な垂直後側面を通る垂直面により、
垂直に境界を設けられる。
図1では、領域34は、領域34を円で満たすことにより強調されている。しかしながら、ここでは、領域34の内側に位置する誘電材料と、この領域34の外側に位置する誘電材料との間に不連続性はない。上で説明した垂直端が「仮想」であると修飾されるのは、このためである。
シリコンででき、慣習的に400μm又は700μmよりも大きな厚さの担体1と、
二酸化シリコンでできた埋め込み層2と、
単結晶シリコンででき、この段階では、まだ、エッチングも誘電材料に密閉もされていない層43と
を含む。
層20の厚さが正確に制御されること、及び、どこでも同じ高さを有する層3の側に生成されるために、特に平坦な層20が得られることを可能にし、層36Aの結合を簡単にする。
電極120の厚さが、導波路220の厚さとは独立して、より一般的には、単結晶シリコンでできた層43の厚さとは独立して正確に調整されることを可能にする。このことは、一般に、レーザ光源7の動作を改善するために、導波路220の厚さが極めて大きく、すなわち、ここでは約500nmであり、帯状部33の厚さが極めて小さい、すなわち、ここでは約300nm又は150nmである必要があることから、特に有益である。対照的に、上で説明されたように、変調器100の動作を改善するために、電極120の厚さ、特に、その近位端12の厚さは、近位端32の厚さに応じて選択されなければならない。ここでは、近位端32の厚さは、結晶性InPでできた副層30の厚さにより設定される。それゆえ、それは、300nm又は150nmである。
このプロセスは、送信器5の製造を複雑にしない。例えば、それは、同一のエッチング動作で、導波路200の帯状部33と、変調器100の電極130とが生成されることを可能にする。同様に、電極120と導波路220とは同じエッチング動作で同時に製造される。
このプロセスは、遠位端31の下に寄生容量を形成することを防ぎ、それゆえ、変調器100がより速く動作することを可能にする。
n型不純物が導入されたGaAsでできた下の副層、AlGaAs又はAlGaAs量子ウェルでできた量子ドットを含む副層、p型不純物が導入されたGaAsでできた上の副層
から形成される。
Claims (14)
- 「基板平面(XY平面)」と呼ばれる平面に延在する基板と、前記基板上に直接に、前記平面に平行に延在し、誘電材料中に密閉された単結晶シリコンを含む層と、前記単結晶シリコンを含む層上に直接延在する誘電材料でできた層とを含む第1積層と、
光信号を生成することができ、前記第1積層上に生成されたIII‐V族利得材料でできた層中のIII‐V族利得材料でできた第1導波路を含み、前記III‐V族利得材料でできた層は、前記第1積層の前記誘電材料でできた層上に直接延在する不純物導入されたIII‐V族結晶性材料でできた副層を含む、半導体レーザ光源と、
導かれた前記光信号の伝播損失及び伝播指数の変調器であって、前記半導体レーザ光源により生成された前記光信号を変調することができ、前記第1積層に含まれる前記単結晶シリコンを含む層の単結晶シリコン中に構成された、p型又はn型の不純物が導入された単結晶シリコンでできた第1電極と、前記第1積層の前記誘電材料でできた層上に直接延在する前記副層に構成され、前記第1電極のものとは反対型の不純物を有する不純物導入されたIII‐V族結晶性材料でできた第2電極とを含む前記変調器とを含み、
前記変調器の前記第1電極は、前記平面に平行な横方向(X)において、第1近位端から第1遠位端まで延在し、前記平面に平行な横方向(X)に垂直な方向である前記光信号の伝播の方向(Y方向)に延在し、
前記変調器の前記第2電極は、前記平面に平行な横方向(X)において、前記第1電極の前記第1近位端に面して位置する第2近位端から、前記平面に対して垂直で、前記第1近位端及び前記第2近位端を通る軸(Z軸)に関して、前記第1電極の前記第1遠位端の反対側に位置する第2遠位端まで延在し、前記第2電極もまた、前記平面に平行な横方向(X)に垂直な方向である前記光信号の伝播の方向(Y方向)に延在し、
前記誘電材料でできた層は、前記変調器の前記第1電極の前記第1近位端及び前記第2電極の前記第2近位端の間に、それらを互いに電気的に絶縁するために置かれ、
前記変調器は更に、
変調される前記光信号を、前記光信号の伝播の方向(Y)に導くことができ、前記第1電極の前記第1近位端及び前記第2電極の前記第2近位端と、前記第1近位端及び前記第2近位端の間に置かれた、前記誘電材料でできた層の部分とで形成された前記第1導波路と、
前記第1導波路内部の電荷担体密度を修正するために、前記第1電極及び前記第2電極を異なる電位に電気的に接続するための、前記第1電極の前記第1遠位端及び前記第2電極の前記第2遠位端にそれぞれ機械的、電気的に直接接触する第1コンタクト部と
1つ以上の剛性の誘電材料からでき、前記平面に垂直な方向(Z)においては、前記第2電極の前記第2遠位端から前記基板まで延在し、前記平面に平行な横方向(X)及び横方向(X)に垂直な方向である前記光信号の伝播の方向(Y)においては、前記第2電極の前記第2遠位端の全体の下に延在する領域と
を含むことを特徴とするフォトニック送信器。 - 前記変調器の前記第2電極は、前記誘電材料でできた層上に直接延在する不純物導入された前記III‐V族結晶性材料でできた副層中のIII‐V族結晶性材料でできている、
請求項1記載のフォトニック送信器。 - 前記半導体レーザ光源は、前記単結晶シリコンを含む層の単結晶シリコン中で生成されて、III‐V族材料でできた前記第1導波路の下に位置する第2導波路を含み、前記第2導波路は断熱的結合又はエバネセント結合によりIII‐V族材料でできた前記第1導波路に光学的に接続され、
前記第1電極の前記第1近位端の最大厚さは、前記第2導波路の最大厚さとは異なる
請求項1又は請求項2記載のフォトニック送信器。 - 前記第1電極の前記第1近位端の最大厚さは、前記第2導波路の最大厚さよりも小さい
請求項3記載のフォトニック送信器。 - e32が前記第2電極の前記第2近位端の最大厚さであるときに、前記第1電極の前記第1近位端の最大厚さは、0.7e32~1.3e32の間にある
請求項4記載のフォトニック送信器。 - 前記第1近位端と前記第1遠位端とは、厚さが前記第1近位端の最大厚さよりも小さい中間部分により、互いに機械的、電気的に接続される
請求項3乃至請求項5のいずれか1項記載のフォトニック送信器。 - 前記中間部分は、誘電材料で満たされた凹部により、前記誘電材料でできた層から分離される
請求項6記載のフォトニック送信器。 - 前記第2電極は、InP又はGaASからできている
請求項3乃至請求項7のいずれか1項記載のフォトニック送信器。 - フォトニック送信器は更に、
レーザ光源により生成された前記光信号を導くことができ、前記単結晶シリコンを含む層の単結晶シリコン中で生成された第3導波路と、
前記第3導波路中を伝播する前記光信号の位相を調整するための調整装置と
を含み、前記調整装置は、
前記単結晶シリコンを含む層の単結晶シリコン中で生成され、前記平面に平行で、前記第3導波路中の前記光信号の伝播の方向(Y)に垂直な横方向(X)において、前記第3導波路と機械的に直接接触する第3近位端から、n型又はp型の不純物が導入された第3遠位端まで延在し、前記平面に垂直な方向(Z)における前記第3近位端の最小厚さは、同じ方向(Z)における前記第3導波路の最大厚さよりも小さく、前記第3導波路における前記光信号の伝播の方向に更に延在する腕部と、
前記腕部中の熱伝導により導波路を加熱することができる電流が前記第3遠位端を流れるようにするための、前記第3遠位端と機械的、電気的に直接接触する第2コンタクト部と
を含む請求項3乃至請求項8のいずれか1項記載のフォトニック送信器。 - 第1担体と、誘電材料でできた埋め込み層と、エッチングも誘電材料に密閉もされていない単結晶シリコンでできた層とを連続して含む第2積層を準備することと、
不純物導入された前記単結晶シリコンでできた層の第1不純物導入領域を得るために、前記単結晶シリコンでできた層に局所的に不純物を導入することと、
少なくとも前記第1不純物導入領域において、前記単結晶シリコンでできた層の厚さを薄くし、第1の薄くされた不純物導入領域を得て、一方で、「薄くされていない」と言われる他の領域において、前記単結晶シリコンでできた層の厚さを不変とするために、前記単結晶シリコンでできた層の厚さの第1エッチングを行うことと、
前記単結晶シリコンでできた層の第2エッチングを、前記第2エッチングの間にエッチングされる領域において、前記単結晶シリコンでできた層の厚さを完全に除去し、前記第2エッチングが適用されないマスクされた領域において、前記単結晶シリコンでできた層の厚さを不変とし、
前記第2エッチングの間に、前記単結晶シリコンでできた層の薄くされていない部分の単結晶シリコンでできた前記半導体レーザ光源の前記第2導波路に対応する領域と、
前記第1近位端が前記第1の薄くされた不純物導入領域に生成され、前記第1近位端が前記第2導波路の厚さよりも小さい厚さを有する前記変調器の前記第1電極に対応する領域とをマスクして前記第2エッチングから前記単結晶シリコンでできた層を保護し、マスクされていない領域の前記単結晶シリコンでできた層の厚さを完全に除去することによって前記半導体レーザ光源の前記第2導波路と前記変調器の前記第1電極とを同時に構成することと、
誘電材料中に密閉された単結晶シリコンの層を得るために、誘電材料中に、構成された前記単結晶シリコンでできた層を密閉することと、
前記基板上に直接に、前記平面に平行に延在し、誘電材料中に密閉された前記単結晶シリコンを含む層と、前記単結晶シリコンを含む層上に直接延在する前記誘電材料でできた層とを含む前記第1積層を構成するために、密閉された単結晶シリコンの層に、前記基板を結合することと、
前記第1担体と、前記埋め込み層の全部又はいくつかを除去し、前記第1担体が除去された側の上の密閉された前記単結晶シリコンでできた層上に前記誘電材料でできた層を生成することと、
前記誘電材料でできた層の上に前記III‐V族利得材料でできた層を直接生成することと
を含む請求項9記載のフォトニック送信器を製造するためのプロセス。 - 前記第2積層を準備することは、前記埋め込み層の厚さが100nm又は70nmよりも小さい、前記第2積層を準備することを含む
請求項10記載のプロセス。 - 前記変調器の前記第2電極と、前記III‐V族結晶性材料でできた副層中のIII‐V族材料でできた導波路の帯状部とを同時に生成するために、不純物導入された前記III‐V族結晶性材料でできた副層をエッチングするステップを含む
請求項10又は請求項11記載のプロセス。 - 前記単結晶シリコンでできた層の局所的な不純物導入の間に、前記第1不純物導入領域の隣の第2不純物導入領域が前記第1不純物導入領域よりも濃く不純物導入され、
前記第2エッチングの間に、前記第2不純物導入領域の、前記第1電極の前記第1遠位端に対応する領域をマスクして前記第2エッチングから前記単結晶シリコンでできた層を保護し、前記単結晶シリコンでできた層のマスクされていない領域を完全に除去することによって前記第2不純物導入領域に前記第1電極の前記第1遠位端を生成する、
請求項10乃至請求項12のいずれか1項記載のプロセス。 - 前記第1不純物導入領域に加えて、前記単結晶シリコンでできた層に追加不純物導入領域を得るために、前記単結晶シリコンでできた層の局所的な不純物導入が行われ、
前記第1の薄くされた不純物導入領域に加えて、前記単結晶シリコンでできた層に少なくとも1つの追加の薄くされた領域を得るために、前記第1エッチングが行われ、
前記第2エッチングの間に、前記第2導波路及び前記第1電極に加えて、
前記単結晶シリコンでできた層の薄くされていない領域の前記単結晶シリコンでできた前記第3導波路と、
前記平面に平行で、前記第3導波路中の前記光信号の伝播の方向(Y)に垂直な横方向(X)において、前記第3導波路と機械的に直接接触する前記第3近位端から、前記単結晶シリコンでできた層の前記追加不純物導入領域に生成された前記第3遠位端まで延在し、前記平面に垂直な方向(Z)における前記第3近位端の最小厚さが、同じ方向(Z)における前記第3導波路の最大厚さよりも小さくなるように、前記第3近位端が前記単結晶シリコンでできた層の追加で薄くされた領域中に生成され、前記第3導波路における前記光信号の伝播の方向に更に延在する、前記腕部とを同時に構成するために、前記マスクされた領域とエッチングされた領域とが配置され、
電流が前記第3遠位端を流れて前記腕部を加熱するようにするために、前記腕部の前記第3遠位端と機械的、電気的に直接接触する前記第2コンタクト部を生成する
請求項10乃至請求項13のいずれか1項記載のプロセス。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009540385A (ja) | 2006-06-15 | 2009-11-19 | シオプティカル インコーポレーテッド | シリコン変調器のオフセット調整配置 |
JP2009542033A (ja) | 2006-06-30 | 2009-11-26 | インテル コーポレイション | 電気的にポンピングされる半導体エバネッセント・レーザー |
WO2010100738A1 (ja) | 2009-03-05 | 2010-09-10 | 富士通株式会社 | 半導体レーザ、シリコン導波路基板、集積素子 |
JP2011180595A (ja) | 2010-03-01 | 2011-09-15 | Nec Corp | シリコンベース電気光学装置 |
US20140177994A1 (en) | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Alcatel-Lucent, Usa Inc. | Hybrid optical modulator for photonic integrated circuit devices |
US20150055910A1 (en) | 2012-04-30 | 2015-02-26 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Hybrid mos optical modulator |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2786887B1 (fr) | 1998-12-08 | 2001-01-26 | Cit Alcatel | Modulateur de phase a semi-conducteur |
US6845198B2 (en) * | 2003-03-25 | 2005-01-18 | Sioptical, Inc. | High-speed silicon-based electro-optic modulator |
US7064881B2 (en) | 2003-05-30 | 2006-06-20 | Sarnoff Corporation | InP-based phase modulators and methods for making and using same |
US7546641B2 (en) | 2004-02-13 | 2009-06-09 | Microsoft Corporation | Conditional access to digital rights management conversion |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009540385A (ja) | 2006-06-15 | 2009-11-19 | シオプティカル インコーポレーテッド | シリコン変調器のオフセット調整配置 |
JP2009542033A (ja) | 2006-06-30 | 2009-11-26 | インテル コーポレイション | 電気的にポンピングされる半導体エバネッセント・レーザー |
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