JP7841919B2 - 位相変調器 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、光フェーズドアレイ（Optical Phased Array：OPA）に用いられる位相変調器に関する。

特許文献１～３には、光フェーズドアレイに用いられる位相変調器の一例が開示されている。この種の位相変調器は、光導波路を含む半導体基板と、半導体基板に接している電極と、を備えている。電極は、半導体基板に接している第１電極と、前記半導体基板に接しているとともに前記第１電極から離れて配置されている第２電極と、を有している。光導波路は、第１電極と第２電極の間に電圧が印加されたときに、その屈折率又は光吸収率が変化するように構成されている。屈折率又は光吸収率が変化すると、光導波路を伝搬する伝搬光の位相が変化する。

光フェーズドアレイは、このような位相変調器を利用して相互に位相差を有する複数の伝搬光を生成し、その複数の伝搬光の各々を対応する送信アンテナから出射するように構成されている。送信アンテナから出射される複数の伝搬光は、特定の偏向角度を有する光ビームとなる。光ビームの偏向角度は、複数の伝搬光の位相差に依存する。このため、位相変調器を備えた光フェーズドアレイは、半導体基板に印加する電圧を制御することによって出射する光ビームを走査することができる。このように、位相変調器を備えた光フェーズドアレイは、例えば機械的なミラー構造を用いてなくても光ビームの偏向角度を変えることができるという特徴を有している。このような光フェーズドアレイは、例えばＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）装置に搭載され得る。

米国特許公開第２０２１／００２６２１６号 特開２０２１－１０３１４７号公報 特開２０２０－１６６０６１号公報

送信アンテナから出射される光ビームのスキャン角を広角化するためには、隣り合う光導波路のピッチ間距離を小さくしなければならない。しかしながら、本発明者らの検討によると、隣り合う光導波路のピッチ間距離を小さくすると、光導波路を伝搬する伝搬光の一部が電極で吸収され、光損失が大きくなるという問題が顕在化してくることが分かってきた。本明細書は、位相変調器において、伝搬光が電極で吸収されるのを抑える技術を提供する。

本明細書が開示する位相変調器は、光導波路を含む半導体基板と、前記半導体基板に接している電極と、を備えることができる。前記電極は、前記半導体基板に接している第１電極と、前記半導体基板に接しているとともに、前記第１電極から離れて配置されている第２電極と、を有していてもよい。前記光導波路は、前記第１電極と前記第２電極の間に電圧が印加されたときに、その屈折率が変化するように構成されていてもよく、光吸収率が変化するように構成されていてもよい。いずれの場合も、前記光導波路は、前記第１電極と前記第２電極の間に電圧が印加されたときに、伝搬する伝搬光の位相が変化するように構成されている。前記電極の少なくとも一部は、透明電極を含む。前記透明電極は、前記第１電極と前記第２電極の少なくともいずれか一方に設けられている。前記透明電極は、前記第１電極と前記第２電極の各々に設けられていてもよい。この位相変調器によると、前記電極の少なくとも一部が前記透明電極を含むので、伝搬光が前記電極で吸収されるのを抑えることができる。

前記透明電極が前記半導体基板に接していてもよい。前記半導体基板に接する前記電極の部分は、前記光導波路の近くに位置することとなり、前記光導波路を伝搬する伝搬光の分布の範囲内に存在し得る。この位相変調器では、前記半導体基板に接する位置に前記透明電極を設けることにより、伝搬光が前記電極で吸収されるのを抑えることができる。

前記透明電極は、低濃度透明電極と、前記低濃度透明電極に接しており、前記低濃度透明電極よりもキャリア濃度が高い高濃度透明電極と、を有していてもよい。前記高濃度透明電極が、前記半導体基板に接している。この位相変調器によると、伝搬光の吸収の抑制とコンタクト抵抗の増加の抑制を両立することができる。

前記半導体基板は、前記第１電極に接する第１導電型の第１半導体領域と、前記第２電極に接する第２導電型の第２半導体領域と、を有していてもよい。前記光導波路は、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域の間に配置されていてもよい。

前記電極は、前記透明電極を介して前記半導体基板に電気的に接続されている配線電極を含んでいてもよい。前記配線電極は、第１配線電極と、前記第１配線電極と前記透明電極の間に配置されており、前記第１配線電極と前記透明電極の各々に接している第２配線電極と、を有していてもよい。前記第２配線電極の仕事関数は、前記透明電極の仕事関数以上であり、前記第１配線電極の仕事関数よりも小さくてもよい。前記第１配線電極と前記透明電極の間に前記第２配線電極を介在させることにより、前記第１配線電極と前記透明電極の間の接触抵抗を低下させることができる。

前記光導波路は、前記半導体基板の一方の主面から突出する凸部を含んでいてもよい。前記半導体基板の主面に平行な面内において、前記透明電極は、前記凸部に対向するように配置されていてもよい。前記光導波路の前記凸部に対向する位置にある前記電極の部分は、前記光導波路の近くに位置することとなり、前記光導波路を伝搬する伝搬光の分布の範囲内に存在し得る。この位相変調器では、前記光導波路の前記凸部に対向する位置に前記透明電極を設けることにより、伝搬光が前記電極で吸収されるのを抑えることができる。

前記光導波路と前記透明電極の間の距離が、１７５～２０００ｎｍであってもよい。このような距離の範囲内にある前記電極の部分は、前記光導波路の近くに位置することとなり、前記光導波路を伝搬する伝搬光の分布の範囲内に存在し得る。この位相変調器では、このような距離の範囲内に前記透明電極を設けることにより、伝搬光が前記電極で吸収されるのを抑えることができる。

光フェーズドアレイの要部斜視図を模式的に示す図である。 位相変調器の要部断面図を模式的に示す図である。 位相変調器の要部断面図を模式的に示す図であり、光導波路を伝搬する伝搬光の分布を示す図である。 位相変調器の変形例の要部断面図を模式的に示す図である。 位相変調器の変形例の要部断面図を模式的に示す図である。 位相変調器の変形例の要部断面図を模式的に示す図である。 位相変調器の変形例の要部断面図を模式的に示す図である。

（光フェーズドアレイの構成）
図１に示すように、光フェーズドアレイ１は、光導波路４と、分配器６と、位相変調器８と、送信アンテナ９と、を備えている。これら光導波路４と分配器６と位相変調器８と送信アンテナ９は、半導体基板２上に光集積回路として構成されている。

分配器６は、光導波路４が複数に分岐されるように構成されており、光導波路４に入力された伝搬光を同位相の複数の伝搬光に分割する。分割された複数の伝搬光の各々は、位相変調器８で位相変調される。位相変調された複数の伝搬光は、送信アンテナ９に入力される。送信アンテナ９は、複数の光導波路４の各々に対応して設けられた回折格子を備えており、位相変調され複数の伝搬光を外部に向けて光ビームとして出射する。光フェーズドアレイ１の位相変調器８は、複数の伝搬光の位相差を制御し、出射する光ビームの偏向角度を調整することができる。このような光フェーズドアレイ１は、特に限定されるものではないが、例えばＬｉＤＡＲ装置に搭載される。

（位相変調器の構造）
以下、図面を参照して位相変調器８について説明する。図１及び図２に示すように、位相変調器８は、半導体基板２に形成された複数の光導波路４を備えている。複数の光導波路４は、ｘ方向に隣り合うように配置されている。複数の光導波路４の各々は、ｙ方向に沿って分配器６と送信アンテナ９の間を延びている。なお、ｘ方向は半導体基板２の主面２Ｓに平行な一方向を示し、ｙ方向は半導体基板２の主面２Ｓに平行であってｘ方向に直交する方向を示し、ｚ方向は半導体基板２の主面２Ｓに直交（ｘ方向とｙ方向の各々に直交）する方向を示す。図２に示されるように、破線で囲まれる部分が位相変調器８を構成する単位ユニット１０である。隣り合う光導波路４の間の距離をピッチ間距離１０Ｄという。以下、単位ユニット１０を位相変調器８と称して説明する。

位相変調器８は、半導体基板２と、第１電極４０と、第２電極５０と、を備えている。位相変調器８の半導体基板２の材料は、特に限定されるものではないが、例えばシリコンであってもよい。半導体基板２は、光導波路４と、ｐ型半導体領域２０と、ｎ型半導体領域３０と、を有している。

光導波路４は、半導体基板２の一方の主面２Ｓに露出する位置に設けられている。この例では、光導波路４は、半導体基板２の一部として形成されたノンドープの領域である。この例に代えて、光導波路４は、半導体基板２とは異なる半導体材料、例えば窒化シリコンで形成されていてもよい。光導波路４は、ｚ軸方向から見たときに（以下、「半導体基板２を平面視したときに」という）、第１電極４０と第２電極５０の間に配置されている。また、光導波路４は、半導体基板２を平面視したときに、ｐ型半導体領域２０とｎ型半導体領域３０の間に設けられている。光導波路４は、半導体基板２の主面２Ｓから突出する凸部４Ａを有している。半導体基板２の上下主面には、少なくとも光導波路４を挟むように、光導波路４よりも屈折率が小さい材料で構成されているクラッド層（図示省略）が設けられている。クラッド層の材料は、特に限定されるものではないが、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ₂）であってもよい。光導波路４に凸部４Ａが設けられていると、凸部４Ａがクラッド層（図示省略）に覆われて伝搬光が光導波路４内に効果的に閉じ込められる。凸部４Ａは、必要に応じて、形成されなくてもよい。

ｐ型半導体領域２０は、高濃度ｐ型半導体領域２２と、低濃度ｐ型半導体領域２４と、を有している。高濃度ｐ型半導体領域２２は、半導体基板２の一方の主面２Ｓに露出する位置に設けられており、低濃度ｐ型半導体領域２４よりもｐ型不純物を高濃度に含む領域である。高濃度ｐ型半導体領域２２は、第１電極４０と低濃度ｐ型半導体領域２４の間に設けられており、第１電極４０と低濃度ｐ型半導体領域２４の各々に接している。

低濃度ｐ型半導体領域２４は、半導体基板２の一方の主面２Ｓに露出する位置に設けられており、高濃度ｐ型半導体領域２２よりもｐ型不純物を低濃度に含む領域である。低濃度ｐ型半導体領域２４は、高濃度ｐ型半導体領域２２と光導波路４の間に設けられており、高濃度ｐ型半導体領域２２と光導波路４の各々に接している。

ｎ型半導体領域３０は、高濃度ｎ型半導体領域３２と、低濃度ｎ型半導体領域３４と、を有している。高濃度ｎ型半導体領域３２は、半導体基板２の一方の主面２Ｓに露出する位置に設けられており、低濃度ｎ型半導体領域３４よりもｎ型不純物を高濃度に含む領域である。高濃度ｎ型半導体領域３２は、第２電極５０と低濃度ｎ型半導体領域３４の間に設けられており、第２電極５０と低濃度ｎ型半導体領域３４の各々に接している。

低濃度ｎ型半導体領域３４は、半導体基板２の一方の主面２Ｓに露出する位置に設けられており、高濃度ｎ型半導体領域３２よりもｎ型不純物を低濃度に含む領域である。低濃度ｎ型半導体領域３４は、高濃度ｎ型半導体領域３２と光導波路４の間に設けられており、高濃度ｎ型半導体領域３２と光導波路４の各々に接している。

第１電極４０と第２電極５０は、光導波路４を間に置いてｘ軸方向に離れて配置されている。第１電極４０は、半導体基板２の主面２Ｓ上に設けられており、光導波路４に対して平行に、即ち、ｙ軸方向に沿って延びている。第２電極５０も同様に、半導体基板２の主面２Ｓ上に設けられており、光導波路４に対して平行に、即ち、ｙ軸方向に沿って延びている。

第１電極４０は、透明電極４２と、配線電極４４と、を有している。第１電極４０では、透明電極４２が半導体基板２の主面２Ｓに接しており、配線電極４４が透明電極４２に積層している。第２電極５０も、透明電極５２と、配線電極５４と、を有している。第２電極５０でも、透明電極５２が半導体基板２の主面２Ｓに接しており、配線電極５４が透明電極５２に積層している。なお、この例に代えて、第１電極４０と第２電極５０のいずれか一方のみが透明電極を有していてもよい。

第１電極４０の透明電極４２及び第２電極５０の透明電極５２は、光導波路４を伝搬する伝搬光に対して透明な材料である。第１電極４０の透明電極４２及び第２電極５０の透明電極５２の材料は、特に限定されるものではないが、例えば酸化インジウム系（ＩｎＯ系）、酸化スズ系（ＳｎＯ系）、および酸化亜鉛系（ＺｎＯ系）等の酸化物半導体であってもよい。これら酸化物半導体にドーピングされる不純物は、例えばインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）、スズ（Ｓｎ）、イットリウム（Ｙ）、カドミウム（Ｃｄ）、ヒ素（Ａｓ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、モリブテン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、テルル（Ｔｅ）、ホウ素（Ｂ）、スカンジウム（Ｓｃ）、バナジウム（Ｖ）、シリコン（Ｓｉ）からなる群から選択される少なくとも１つを含んでもよい。

第１電極４０の透明電極４２は、半導体基板２と配線電極４４の間に設けられており、半導体基板２と配線電極４４の各々に接している。透明電極４２は、半導体基板２の主面２Ｓに平行な面内において、光導波路４の凸部４Ａに対向するように配置されている。換言すると、透明電極４２は、光導波路４の凸部４Ａと同一高さに配置されている部分を有している。

第１電極４０の配線電極４４は、光フェーズドアレイ１に設けられた制御端子（図示省略）と透明電極４２を電気的に接続するための配線に接続される。第１電極４０の配線電極４４の材料は、特に限定されるものではないが、例えば銅（Ｃｕ）であってもよい。配線電極４４は、半導体基板２の主面２Ｓに平行な面内において、光導波路４の凸部４Ａに対向するように配置されていない。換言すると、透明電極４２と配線電極４４の接合面は、光導波路４の凸部４Ａの頂面から積層方向（ｚ軸方向）に離れた位置にある。

第２電極５０の透明電極５２は、半導体基板２と配線電極５４の間に設けられており、半導体基板２と配線電極５４の各々に接している。透明電極５２は、半導体基板２の主面２Ｓに平行な面内において、光導波路４の凸部４Ａに対向するように配置されている。換言すると、透明電極５２は、光導波路４の凸部４Ａと同一高さに配置されている部分を有している。

第２電極５０の配線電極５４は、光フェーズドアレイ１に設けられた制御端子（図示省略）と透明電極５２を電気的に接続するための配線に接続される。第２電極５０の配線電極５４の材料は、特に限定されるものではないが、例えば銅（Ｃｕ）であってもよい。配線電極５４は、半導体基板２の主面２Ｓに平行な面内において、光導波路４の凸部４Ａに対向するように配置されていない。換言すると、透明電極５２と配線電極５４の接合面は、光導波路４の凸部４Ａの頂面から積層方向（ｚ軸方向）に離れた位置にある。

（位相変調器の動作）
第１電極４０に第２電極５０よりも正となる電圧が印加されると、第１電極４０からｐ型半導体領域２０と光導波路４とｎ型半導体領域３０を経由して第２電極５０に電流が流れる。これにより、光導波路４のキャリア濃度が増加し、光導波路４を伝搬する伝搬光の位相が変化する。位相変調器８は、光導波路４を伝搬する伝搬光の位相を調整し、位相変調した伝搬光を送信アンテナ９（図１参照）に出力する。

図３に示すように、光導波路４を伝搬する伝搬光の分布４Ｂは、光導波路４の周囲を含む範囲である。分布４Ｂに示されるように、光導波路４を伝搬する伝搬光の一部は、第１電極４０の透明電極４２及び第２電極５０の透明電極５２に接触する。例えば、これら接触する部分が不透明な金属電極の場合、伝搬光の一部がその金属電極で吸収され、光損失が増加する。一方、位相変調器８では、これら接触する部分が透明電極４２、５２で構成されているので、そのような光損失が抑えられる。このため、位相変調器８は、伝搬光の強度を維持したまま伝搬光を送信アンテナ９（図１参照）に出力することができる。この結果、光フェーズドアレイ１（図１参照）がＬｉＤＡＲ装置に搭載された場合、ＬｉＤＡＲ装置は長距離の測長が可能となる。

また、光フェーズドアレイ１（図１参照）がＬｉＤＡＲ装置に搭載された場合、送信アンテナ９から出射される光ビームのスキャン角を広角化するためには、隣り合う光導波路４のピッチ間距離１０Ｄを小さくしなければならない。例えば、波長１５５０ｎｍの光ビームをスキャン角度６０°で出射するためには、隣り合う光導波路４のピッチ間距離１０Ｄを１．５５μｍ以下とする必要がある。しかしながら、光導波路４のピッチ間距離１０Ｄを小さくすると、上記したような伝搬光の一部が金属電極で吸収されて光損失が増加するという問題が顕在化してくる。透明電極４２、５２を有する位相変調器８は、このような光損失の増加を抑えることができる。この結果、位相変調器８を含む光フェーズドアレイ１が搭載されたＬｉＤＡＲ装置は、光損失の増加を抑えながら隣り合う光導波路４のピッチ間距離１０Ｄを小さくすることができるので、スキャン角を広角化することができる。さらに、光導波路４のピッチ間距離１０Ｄを小さくすることができるので、光フェーズドアレイ１を小型化することもできる。

なお、位相変調器８では、光導波路４と第１電極４０の透明電極４２の間の距離が１７５～２０００ｎｍである。同様に、光導波路４と第２電極５０の透明電極５２の間の距離が１７５～２０００ｎｍである。ここで、両者間の距離は、ｘｚ平面に平行な断面において、光導波路４の幾何学的中心と透明電極４２、５２の幾何学的中心の間で測定される距離である。光導波路４と透明電極４２、５２がこのような距離関係に配置されていると、光損失の増加を抑えながら隣り合う光導波路４のピッチ間距離１０Ｄを小さくすることができるので、スキャン角を広角化することができる。また、光導波路４のピッチ間距離１０Ｄを小さくすることができるので、光フェーズドアレイ１を小型化することもできる。

（位相変調器の変形例）
以下、いくつかの位相変調器８の変形例を説明する。図２及び図３に示す位相変調器８と共通する構成要素については共通の符号を付し、その説明を省略する。

図４に示す位相変調器８の変形例では、第１電極４０の透明電極４２が、第１高濃度透明電極４１と、低濃度透明電極４３と、第２高濃度透明電極４５と、を有している。第１高濃度透明電極４１及び第２高濃度透明電極４５は、低濃度透明電極４３よりもドーピングされる不純物の濃度が濃く、キャリア濃度が高く調整されている。図４に示す位相変調器８の変形例では、第２電極５０の透明電極５２も、第１高濃度透明電極５１と、低濃度透明電極５３と、第２高濃度透明電極５５と、を有している。第２電極５０の透明電極５２の構成は、第１電極４０の透明電極４２と同一である。以下では第１電極４０の透明電極４２についてのみ説明するが、第２電極５０の透明電極５２も同様である。なお、キャリア濃度の異なる複数の部分からなる透明電極の構成は、第１電極４０と第２電極５０の少なくともいずれか一方のみに形成されていてもよい。

第１高濃度透明電極４１と低濃度透明電極４３と第２高濃度透明電極４５は、この順で積層している。第１高濃度透明電極４１は、半導体基板２と低濃度透明電極４３の間に設けられており、半導体基板２と低濃度透明電極４３の各々に接している。低濃度透明電極４３は、第１高濃度透明電極４１と第２高濃度透明電極４５の間に設けられており、第１高濃度透明電極４１と第２高濃度透明電極４５の各々に接している。第２高濃度透明電極４５は、低濃度透明電極４３と配線電極４４の間に設けられており、低濃度透明電極４３と配線電極４４の各々に接している。低濃度透明電極４３のｚ軸方向の厚みは、第１高濃度透明電極４１と第２高濃度透明電極４５の各々のｚ軸方向の厚みよりも大きい。

透明電極４２のキャリア濃度が小さいと、伝搬光の吸収が抑えられる。一方、透明電極４２のキャリア濃度が小さいと、半導体基板２及び配線電極４４に対するコンタクト抵抗が増加する。図４に示す位相変調器８の変形例では、キャリア濃度が高い第１高濃度透明電極４１が設けられているので、半導体基板２の高濃度ｐ型半導体領域２２と透明電極４２の間のコンタクト抵抗が低下する。さらに、キャリア濃度が高い第２高濃度透明電極４５が設けられているので、透明電極４２と配線電極４４の間のコンタクト抵抗が低下する。なお、第１高濃度透明電極４１と第２高濃度透明電極４５では、不純物としてガリウム（Ｇａ）が１×１０²¹ｃｍ^-3以上の濃度で含まれてもよい。一方、低濃度透明電極４３のキャリア濃度が低いので、低濃度透明電極４３における伝搬光の吸収が抑えられている。例えば、低濃度透明電極４３では、波長１５５０ｎｍの伝搬光の吸収係数が８１００ｃｍ^-1以下となるようなキャリア濃度に調整されている。このように、図４に示す位相変調器８の変形例では、伝搬光の吸収の抑制とコンタクト抵抗の増加の抑制を両立することができる。

図４に示す位相変調器８の変形例では、第１高濃度透明電極４１と低濃度透明電極４３の接合面が半導体基板２の主面２Ｓと平行となるように形成されているが、このような接合面の形状は一例である。第１高濃度透明電極４１が半導体基板２と低濃度透明電極４３の間に介在するように設けられていればよく、第１高濃度透明電極４１と低濃度透明電極４３の接合面は他の様々な形状とすることができる。また、第２高濃度透明電極４５と低濃度透明電極４３の接合面も同様である。第２高濃度透明電極４５が低濃度透明電極４３と配線電極４４の間に介在するように設けられていればよく、第２高濃度透明電極４５と低濃度透明電極４３の接合面は他の様々な形状とすることができる。

図５に示す位相変調器８の変形例では、配線電極４４が、第１配線電極４６と、第２配線電極４８と、を有している。第２配線電極４８の仕事関数は、透明電極４２の仕事関数よりも大きく、第１配線電極４６の仕事関数よりも小さい。図５に示す位相変調器８の変形例では、第２電極５０の配線電極５４も、第１配線電極５６と、第２配線電極５８と、を有している。第２電極５０の配線電極５４の構成は、第１電極４０の配線電極４４と同一である。以下では第１電極４０の配線電極４４についてのみ説明するが、第２電極５０の配線電極５４も同様である。なお、仕事関数が異なる複数の部分からなる配線電極の構成は、第１電極４０と第２電極５０の少なくともいずれか一方のみに形成されていてもよい。

第２配線電極４８は、第１配線電極４６と透明電極４２の間に配置されており、第１配線電極４６と透明電極４２の各々に接している。第１配線電極４６と透明電極４２の間に第２配線電極４８を介在させることにより、透明電極４２と配線電極４４の接合で生じる電位障壁を小さくすることができる。

図６に示す位相変調器８の変形例では、ｐ型半導体領域２０の低濃度ｐ型半導体領域２４とｎ型半導体領域３０の低濃度ｎ型半導体領域３４が直接的に接しており、低濃度ｐ型半導体領域２４と低濃度ｎ型半導体領域３４の間に光導波路１４が形成されている。また、この例の光導波路１４は、低濃度ｐ型半導体領域２４と低濃度ｎ型半導体領域３４のｐｎ接合がｙｚ平面に平行に延びている。この例の光導波路１４の幾何学的中心は、低濃度ｐ型半導体領域２４と低濃度ｎ型半導体領域３４のｐｎ接合のｚ方向の中心として定義される。ｐｎ接合がｙｚ平面に平行に延びている例は一例であり、光導波路１４は、低濃度ｐ型半導体領域２４と低濃度ｎ型半導体領域３４が直接的に接する様々な構成において低濃度ｐ型半導体領域２４と低濃度ｎ型半導体領域３４の間に形成される。特に限定されるものではないが、例えば、低濃度ｐ型半導体領域２４の一部と低濃度ｎ型半導体領域３４の一部がｙ軸方向に沿って交互に繰り返すように配置されて光導波路１４が形成されてもよく、この例ではｐｎ接合がｘｚ平面に平行に延びていてもよい。又は、低濃度ｐ型半導体領域２４の一部と低濃度ｎ型半導体領域３４の一部がｚ軸方向に積層されて光導波路１４が形成されてもよく、この例ではｐｎ接合がｘｙ平面に平行に延びていてもよい。

図７に示す位相変調器８の変形例では、光導波路４の凸部４Ａが半導体基板２の一方の主面に設けられており、第１電極４０及び第２電極５０が半導体基板２の他方の主面に設けられている。隣り合う光導波路４のピッチ間距離１０Ｄが狭くなると、このような配置構造でも伝搬光の吸収が問題となり得る。図７に示す位相変調器８の変形例では、上記したように、第１電極４０及び第２電極５０が透明電極を有しているので、伝搬光の吸収を抑えることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：半導体基板、 ４：光導波路、 ８：位相変調器、 ２０：ｐ型半導体領域、 ３０：ｎ型半導体領域、 ４０：第１電極、 ４２：透明電極、４４：配線電極、 ５０：第２電極、 ５２：透明電極、 ５４：配線電極

Claims (5)

1. 位相変調器であって、
   光導波路を含む半導体基板と、
   前記半導体基板に接している電極と、を備えており、
   前記電極は、
   前記半導体基板に接している第１電極と、
   前記半導体基板に接しているとともに、前記第１電極から離れて配置されている第２電極と、を有しており、
   前記光導波路は、前記第１電極と前記第２電極の間に電圧を印加したときに、伝搬する伝搬光の位相が変化するように構成されており、
   前記電極は、透明電極と、前記透明電極に積層するとともに前記透明電極を介して前記半導体基板に電気的に接続されている配線電極と、を含んでおり、
   前記半導体基板は、
   前記第１電極に接する第１導電型の第１半導体領域と、
   前記第２電極に接する第２導電型の第２半導体領域と、を有しており、
   前記光導波路は、前記第１半導体領域と前記第２半導体領域の間に配置されており、
   前記光導波路は、前記半導体基板の一方の主面から突出する凸部を含み、
   前記半導体基板の主面に平行な面内において、前記透明電極は、前記凸部に対向するように配置されており、
   前記半導体基板の主面に平行な面内において、前記配線電極は、前記凸部に対向するように配置されておらず、
   前記配線電極と前記透明電極の接合面が、前記光導波路の前記凸部の頂面から積層方向に離れた位置にある、位相変調器。
2. 前記透明電極が前記半導体基板に接している、請求項１に記載の位相変調器。
3. 前記透明電極は、
   低濃度透明電極と、
   前記低濃度透明電極に接しており、前記低濃度透明電極よりもキャリア濃度が高い高濃度透明電極と、を有しており、
   前記高濃度透明電極が、前記半導体基板に接している、請求項２に記載の位相変調器。
4. 前記配線電極は、
   第１配線電極と、
   前記第１配線電極と前記透明電極の間に配置されており、前記第１配線電極と前記透明電極の各々に接している第２配線電極と、を有しており、
   前記第２配線電極の仕事関数は、前記透明電極の仕事関数以上であり、前記第１配線電極の仕事関数よりも小さい、請求項１～３のいずれか一項に記載の位相変調器。
5. 前記光導波路と前記透明電極の間の距離が、１７５～２０００ｎｍである、請求項１～４のいずれか一項に記載の位相変調器。