JPH09503869A - 電気光学デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １．デバイスは絶縁材層（２）によって基板（１）から分離されたシリコン層（３）からなる。上面（４Ａ）及び両側面（４Ｂ及び４Ｃ）を有するリブ（４）はシリコン層（３）に形成され光信号の伝送用の導波路を提供する。横方向にドープされた接合（７、９、８）はリブ（４）の両側面（４Ｂ，４Ｃ）間に形成され、その結果電気信号が接合（７、９、８）を横切って印加されリブ（４）の断面積の実質的な部分を横切る電荷キャリアの密度を制御し、これにより導波路の有効屈折率を能動的に変える。

Description

【発明の詳細な説明】 電気光学デバイス 技術分野 本発明は光回路及びそれらの回路内での光の変調に使用するための集積シリ コン導波路のような電気光学デバイス及びそのようなデバイスを製造する方法に 関する。技術の背景 集積電子回路に類似している集積光導波路は基板上に形成される光導波路を 備える。それらの導波路内を伝送する光の変調は導波路回路媒体の光特性を能動 的に変えることによって達成される。 集積光学には、多くの応用があるが光ファイバー通信に最も一般的に応用さ れている。集積光学が利用される共通の光学機能は指向性スイッチ、位相変調及 び輝度変調を含む。 種々の能動集積光学システムはシリコンに基礎を置いている。シリコン集積 光デバイスの利点は標準のシリコン集積電子回路製造技術及び１個のシリコンデ バイス上の集積光及び電子回路の可能な使用を含む。シリコン集積光学の有効な 使用の場合、電気的に制御可能な変調が標準のプレーナシリコン電子集積回路製 造技術を利用して低損失（すなわち１ｄＢ／ｃｍ以下）の導波路構造をつくるこ とが重要であると考えられる。従来技術はそれらの組合わされた要求を十分に満 足し得なかった。 ＵＳ−Ａ−４７４６１８３及びＵＳ−Ａ−４７８７６９１はシリコンリブ導 波路に垂直方向にドープされた接合を利用する多数の能動導波路デバイス、すな わちリブの上面の電極とデバイスの反対側の電極との間に形成されたダイオード を記載している。このデバイスは高濃度にドープされた基板を使用して作られる ことができ、より低い導波路クラデイングとして作用するが、それらは基板内を 移動する導波のエバネッセントフィールドの高い自由キャリア吸収による高い光 損失を被るであろ。それに替わる構造はより低い光損失を有する埋め込み二酸化 シリコンクラデイングを利用する（埋め込み二酸化シリコン層は導波を完全に閉 じこめるのに十分な厚さを有する）。しかしながら、この配置は電気的コンタク トを低抵抗基板に設けるために埋め込み絶縁層中にブレークを作る追加の製造工 程を必要とする。 ＥＰ−Ａ−０４３３５５２は二酸化シリコン上にリブ導波路を構成した能動 シリコン導波路デバイスを記載している。第１配置において垂直方向のｐ／ｎ接 合はリブに形成され、該リブはその上面に第１の電気的コンタクトを備え、そし て第２の電気的コンタクトはそのリブに近接したシリコン層の上面に（高濃度に ドープされたｎ−領域の形で）形成される。それ故にそれらの電気的コンタクト 間の電流の流れ（それは導波路の電荷キャリア密度を変更する）はリブの全断面 積を横切って広がらない。これはサブミクロン寸法のデバイスにとってほとんど 重要ではないかもしれないが、この従来技術で記述されているようにデバイスが 光ファイバー（それは典型的に約８ミクロンのコア断面直径を有する）に適用す るために十分大きい場合、これは所定の電流の導波路の有効屈折率変化を減じ、 導波と電荷キャリアとの間の重なりを減じる。デバイスが導波路中の有効屈折率 変化を達成するためには、これはスイッチング速度を減じる電流飽和モードで動 作されねばならないことを意味する。 ＥＰ−Ａ−０４３３５５２に記載されている他の配置において、横方向バイ ポーラトランジスタはシリコン基板上の二酸化シリコン層を覆うシリコン層から なるプレーナ導波路に設けられる。この配置はトランジスタの高濃度にドープさ れた領域の導波エバネッセントフィールドの吸収によって高い光損失を導波路構 造に導びく。またそのような構造は、約０．５ミクロンより深いドーパントを均 一に分布した濃度に導入することが困難であるので厚さ１ミクロン以下のプレー ナ導波路においてのみ形成されることができる。 また自由キャリア注入及び空乏によって導波路の自由キャリア濃度を変える ために電界効果トランジスタを利用するシリコン導波路変調デバイスがまた提案 されている（例えばＧＢ−Ａ−２２３０６１６において）。しかしながらそれら のデバイスはサブミクロン寸法を備える導波路を必要とし、それによりそれらデ バイスは光ファイバーおよび手段との低損失接続を必要とする応用から排除され 、かつそれらデバイスは以下に記述する理由のために二酸化シリコンウエハ上に 容 易に有効なシリコンから形成されることができないので製造にコストがかかる。発明の開示 本発明の第１の概念によれば、絶縁材層によって基板から分離され、光信号 を伝送するための導波路とされる上面及び両側面を備えるリブを形成させたシリ コン層からなる電気光学デバイスであって、横方向にドープされた接合がリブの 両側面に形成され、その接合間に電圧を加え、リブの少なくとも断面の部分間の 電荷キャリアの密度を制御し、導波路の有効屈折率を能動的に変更することを特 徴とする電気光学デバイスを提供する。 本発明の第２の概念によれば、シリコンオン絶縁体ウエハを選択する工程と 、エピタキシャル成長によってそのシリコン層の厚さを厚くする工程と、シリコ ン層をエッチングしてその層にリブ導波路を形成する工程と、そして導波路のリ ブの両側面間に横方向にドープされた接合を形成する工程とからなる電気光学デ バイスを製造する方法を提供する。 本発明の好ましい特徴は以下の記載及び明細書に添付のクレームから明らか になるであろう。図面の簡単な説明 本発明は添付図面を参照して実施例によってのみさらに記述されるであろう 。 図１は本発明の１つの実施例に従う単一モードリブ光導波路の斜視図を示す 。 図２は図１に示された導波路のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図３は図１及び２に関連して記述されたタイプの導波路を利用する２ｘ２の 電気的に制御可能な光スイッチの斜視図を示す。 図４は図３に示されたスイッチのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本発明を実施する最良の形態 本明細書中で使用される‘横方向’、‘垂直方向’、‘側面’、‘上面’等 の記述用語はデバイスに関して記述の便宜上添付図面に示された方向を指示して いる。クレームされた発明の範囲は実際にどんな方向での使用をも含み、よって それらの用語は図面に示した方向に限定して解釈されるすべきではない。 図１に示されたデバイスは、絶縁層２、例えば二酸化シリコンによってシリ コン基板１から分離された名目上真性のシリコン結晶層３を備える。上面４Ａ及 び両側面４Ｂ及び４Ｃを有するリブ４は図面の矢印Ｉ、Ｏによって示された方向 に光信号を伝送するために導波路として作用するようにシリコン層３に形成され る。光はシリコン層３より小さい屈折率の二酸化シリコン層２によって及びシリ コン（例えば二酸化シリコン）の屈折率より小さい空気か又は他のいかなる媒体 かのいずれかによって上面の垂直方向の導波路内に閉じ込められる。リブ４の下 で光の水平な閉じ込めは取り囲むスラブ導波路３Ａの低い有効屈折率によって達 成される。 デバイスは大規模集積（ＶＬＳＩ）電子集積回路の構成のために主として製 造される従来のシリコンオン絶縁体を用いて構成することができるように設計さ れることが好ましい。ＶＬＳＩ応用のために好都合なシリコンオン絶縁体の特別 なタイプはウエハに酸素を注入しそして次に該ウエハをアニールすることによっ て形成される。 このプロセスはJ.Morgail et al.による1989,p526,54Appl.Phys.Lett.,の論 文‘二工程の酸素注入によって形成されるシリコンオン絶縁体構造中の欠陥密度 の減少’に記載されている。このプロセスによって形成されたウエハは典型的に 厚さ約０．４ミクロンを有する二酸化シリコン層によってシリコン基板から分離 された厚さほぼ０．１乃至０．２ミクロンのシリコンの上層を備える。現状では 、この構造は埋め込み酸化物層が光波形のエバネッセントフィールドを完全に閉 じ込めるのに十分な厚さを有していないので低損失光導波路の構成に役立たない 。それらの損失は酸化物層の厚さを厚くすること又は上層のシリコンの上層をよ り厚くすることのいずれかによって減少できる。 いかなる手段によってでも酸化物層の厚さを厚くすることはシリコンの上層 中の欠陥密度を増加しかつ製造コストを高める。酸化物層をより厚くすることを 達成することができるシリコンオン絶縁体を構成する他の方法は酸素注入材を伴 うことにより経済スケールの恩恵を受けない故により高価になるためＶＬＳＩ応 用にとって好ましくない。 図面に示されたそのようなシリコンオン絶縁体デバイスを形成する好ましい 方法は上述したタイプの従来のシリコンオン絶縁体をシリコンの上層の厚さを厚 くなるように修正することである。これは数ミクロン、例えば２乃至８ミクロン の厚さにシリコン層を成長させることによって容易に達成される。次にリブは従 来のエッチング技術を用いてシリコンのこの層に形成することができる。かくし てこの様な方法で構成されたリブ導波路は以下の様な重要な特性を有する。 （１）光の閉じ込めの程度が高くなることで光損失を低くできる。 （２）数ミクロンの寸法を有することによって光ファイバーに適合できる。 （３）それは従来のシリコンオン絶縁体ウエハ上の簡単な修正によって形成する ことができるので、それは比較的に安価に製造することができる。 １．２乃至１．６ミクロンの波長の範囲で光信号用の光導波路を作るための そのような方法はJ.Schmidtchen et al.Electronic Letters,27,p1486,1991によ る論文‘シリコンオン絶縁体中に大きな断面を有する低損失単一モード光学導波 路’に記載されている。 さらに以下に記載されているようにダイオードの形の横方向にドープされた 接合は図１に示されたデバイスのリブ４に形成されそしてメタライズされたコン タクト５はダイオードを横切る変調された電圧を提供することのできる電子ドラ イブ６に接続するために設けられる。 図１のデバイスのＡ−Ａ断面である図２を参照すると、ダイオードはリブ４ の両側面に形成された２つの高濃度にドープ（ほぼ１０¹⁹不純物原子／cm²以上 ）された領域７及び８としてリブ４に形成されることがわかる。一方の領域７は ｎにドープされ、他方の領域８はｐにドープされる。２つの高濃度にドープされ た領域７及び８との間の領域９はｎ又はｐのいずれかにわずかにドープされ、又 は名目上ドープされていない。そのようなダイオードはｐｉｎダイオードとして 知られている。接合７、８及び９のドープ濃度は順方向バイアス電圧がダイオー ドに印加される時自由キャリア注入領域は領域９を横切って延出すように選択さ れる（電子はｎ型領域７から領域９内に注入され、そして正孔はｐ型領域８から 領域９内に注入される）。ドープされた領域７及び８はデバイスの所望の交差長 さによって決定されるリブ４の長さに沿って延出する。 従来技術と異なり横方向ダイオード、すなわちその両側面間でリブを横切っ て形成される該ダイオードはリブの長さに沿って延びるダイオード又は垂直ダイ オードのいずれか一方で使用されることに留意することが重要である。 領域７及び８に作られたコンタクト５はリブ４からある距離をもって設けら れ、そしてリブ４の両側壁上に平行に形成することもできる。コンタクト５はリ ブ両側壁に近づけば近づくほどドープされた領域７及び８によってもたらされる 接合抵抗はより小さくなるであろう。しかしながら金属コンタクト５がリブ両側 壁に近づけば近づくほど導波エバネッセントフィールドの金属コンタクト５との 結合を介して光損失はますます大きくなる。設計上の約束ごとは特別な応用に依 存するそれらのファクター間で達成されなければならない。コンタクト５はドー プされた領域７及び８の長さに沿って延出することが好ましい。 図１及び２を参照すると、順方向バイアス電圧の変調はダイオード接合の長 さにわたってリブ導波路の上部の自由キャリア濃度を変調しそして当業者によく 知られた機構によってリブ導波路のこの部分の屈折率の変調を生じる。一方この 屈折率の変調はリブ導波路の有効長さ及び有効屈折率の変調を生じるリブ導波路 のモデル伝搬定数を変調する。導波路の有効長さの変調はＩでデバイスに入る光 と０で出る光との間の位相差を変調する。ここで図１及び２に示されたデバイス は光位相変調器として使用されることができる。 上述したタイプの横方向ダイオードは光波が閉じ込められるリブの断面部分 、この場合領域９を横切る自由キャリア密度を制御し、そしてそれ故に屈折率が 変化する領域と導波路を通って移動する光波の間の有効な重なりを最大限度にす ることに利点がある。この重なりが大きいければ大きいほど導波路の有効屈折率 の変化はますます大きくなる。もし重なりが減少するならば有効屈折率の変化は 小さくなり、そしてそれ故に必要な変調を提供するためにはより大きなデバイス が要求される。 領域７及び８において表面拡散ドーパントプロファイルはその表面上で高濃 度を有し、そしてシリコン中の底部で減少するであろう。ドープされた領域７及 び８は領域９におけるような真性シリコンより低い屈折率を有する。これは領域 ９に対する導波光の閉じ込めを高める。ドープされた領域７及び８の幅／深さを 高めることによってｐｉｎ接合の真性領域９の幅を減少させ、かくして領域９の 所定の屈折率変化を生じるために必要とされる電流を減じる。しかしながら領域 ９と導波光波間の重なりはたとえ全体の導波路リブ幅に対する領域９の相対的な 幅Ｗが減少したとしても広く残っているので導かれた光波は領域７及び８のより 小さい屈折率によって領域９に実質的に閉じ込められたままとなり、それにより 導波路モードの有効屈折率の変化を最大限にすることを確実にする。この方法で 接合を狭くすることによって所定の位相変調に要求される電流を５乃至１０倍減 少することができるが、なお比較的に大きなリブ導波路の使用を必要とする。も し領域９がｎ及びｐドーパントの等しい数を含むならば、真性領域９（又は疑似 真性領域）は典型的にリブ導波路の幅を約２５％減少することができる。かくし て小さな寸法で、低パワーで、高速な接合が大きな導波路に効果的に形成され、 しかも比較的容易に作ることができる。 そのような配置の場合、リブにダイオードを形成するｎ及びｐドープされた 領域を互いに平行に配置しかつリブの対向する両側に対称的に配置させることが 好ましい。これはダイオードが順方向にバイアスされる時自由キャリア注入が領 域９の全体にわたって生じ、かくして屈折率の変化を最適化することを確実にす ることを助ける。 ダイオードのスイッチング速度はまたダイオードの寸法、すなわちドープさ れた領域７と８との間の距離に依存する。導波路の高さ（すなわち図２に示され た距離Ｒ）は光ファイバーとの接続損失を少なくさせるために少なくとも４ミク ロンであることが好ましい。しかしながらデバイスのこのタイプの場合、リブ４ の幅（すなわち図２に示された距離Ｗ）又は領域９の幅は導波路の光損失を十分 に高めることなしにスイッチング速度を改善するために減じることができる。 図１及び２をさらに参照する。リブ導波路４は、定の波長範囲について基本 モードだけを伝送し、他の全ての高次のモードをカットするように構成されるこ とが好ましい。これは水平な導波路においてリブ４の下の基本モードと周囲のス ラブ３の基本モードとの間で、スラブ高さ（Ｓ）のリブ高さ（Ｒ）に対する比及 びリブ幅（Ｗ）のリブ高さ（Ｒ）に対する比によって制御される有効屈折率の差 を十分に小さくして全ての高次のモードをカットすることを確実にすることによ って達成される。全ての高次の垂直なリブモードがカットされることを確実にす るためにはそれらの垂直なリブモードはスラブ高さ（Ｓ）のリブ高さ（Ｒ）に対 する比によって制御される、基本の垂直なスラブモードより低い有効屈折率を持 たなければならない。これはより高い秩序の垂直なリブモードが反応的でないこ とを確実にするであろう。その理由はそれらはこのスラブモードのより高い有効 屈折率のため基本垂直スラブモードに結合するためである（この詳細な記載は上 で言及された文献に示されている）。 これらのデザインルールで構成されたリブ導波路は図１及び２で示されたデ バイスの主として単一モード動作を確実にする。 構成の方法及び特定の寸法の特定な実施例は図示された図１及び２のタイプ のデバイスにおいてここに記載される。 繰り返えされる酸素注入及びアニーリング（ほとんど欠陥のないシリコン表 面結晶層３を形成する）によって形成される厚さ０．４ミクロンの二酸化シリコ ンの埋め込み層を有するドープされていないシリコンウエハはドープされてない シリコンを用いて、厚さ４．７５ミクロンにエピタキシャル成長されたシリコン 層３をその表面に有する。次に１．５ミクロンの二酸化シリコン層（図示せず） は厚さ４ミクロンのシリコン層３を残してその表面上に熱成長される。これに代 えて厚さ４ミクロンのシリコン層３はある他の手段によってその上に堆積された 厚さ１．５ミクロンの二酸化シリコン層（図示せず）を有することができる。 次に幅Ｗ４ミクロンを有するリブ４は垂直又はほぼ垂直な壁を有する２つの トレンチ１１、１２を形成することによって規定され、そしてその各々のトレン チ幅は二酸化シリコン表面層（図示せず）を介してシリコン層３に深さ１．１ミ クロンまで反応性イオンエッチングによってほぼ８．５ミクロン以上となる。露 出されたシリコントレンチは次に熱酸化されて厚さ０．５ミクロンの酸化物を生 じる。この熱酸化プロセスはリブ４の側壁４Ｂ，４Ｃの表面粗さを減じそれ故に 散乱界面を介して可能な導波路損失を減じる。 第１のトレンチ１１にこのようにして形成された酸化物層は等方性エッチン グによってｐｉｎ接合の所望の長さに等しい長さにわたって除去され、そしてリ ン（又はほう素）が既知のドーピング方法を用いてトレンチの底及び両側中に１ ０¹⁹不純物 原子／cm²を越える濃度に拡散され、続くトレンチ１１の再酸化によ ってトレンチ１１中に厚さ０．５ミクロンの二酸化シリコン層を生じる。次に第 ２のトレンチ１２中の酸化物層は同様にして除去されそしてほう素（又はもしほ う素が第１のトレンチ中に拡散されるならばリン）が第１のトレンチと同じ長さ にわたってかつ同様な濃度に第２のトレンチ１２の底及び両側中に拡散され、続 くトレンチ１２の再酸化によってトレンチ中に厚さ厚さ０．５ミクロンの二酸化 シリコン層を生じる。拡散条件はｐｉｎ接合の所望の幅に依存して変えることが できる。トレンチ１１及び１２の底及びリブ４の両側に形成されるドープされた 領域の厚さ（又は深さ）は典型的に約０．２乃至０．５ミクロンである。 この連続する酸化工程はほぼ４ミクロンのシリコンのリブ高さ（Ｒ）、ほぼ ２．４ミクロンのシリコンのスラブ高さ（Ｓ）及びほぼ３ミクロンのシリコンの リブ幅（Ｗ）を生じる。 次にコンタクトホールがドープされたシリコン領域に下部を通してエッチン グされる。次にその構造は既知の方法によってアルミニウムでメタライズされ、 そしてこの後ｎドープされた領域７に対して１つの電気的コンタクト５及びｐド ープされた領域８に対して他の電気的なコンタクト５を与えるためにパターン形 成される。金属コンタクト５はリブ導波路から離れて作られることができそれに よって上述したように導波路に対する結合を防止する。 かくしてリブの両側壁４Ｂ及び４Ｃに形成されるｎ及びｐにドープされた領 域７及び８への電気的な接続はトレンチ１１、１２の底を横切ってメタライズさ れたコンタクト５まで延出するｎ及びｐにドープされた領域によって形成される 。しかしながら電気的な接続はリブ４の両側壁４Ｂ及び４Ｃに直接に設けられた メタライズされたコンタクト又はトレンチ１１、１２の底までエッチングされた スルーコンタクトホールを含む他の方法でｎ及びｐにドープされた領域７及び８ に作られることができる（図４に示されたように）。 自由空間波長ｏを有する光の場合、π位相シフトについてｐｉｎ接合の長さ （Ｌπ）は公式Ｌπ＝ｏ／２×ｎによって導波路（所定の注入された自由キャリ ア濃度に対して）の有効屈折率の変化によって定義される。 上述した実施例のデバイスの場合注入されたキャリア濃度が１０¹⁸／ｃｍ³ と仮定すると有効屈折率変化は１０-³となるであろう、それによって５２０ミク ロンの長さＬπを必要とする。 かくして上述した実施例の場合、スラブ高さＳのリブ高さＲに対する比は２ ．４／３．０、すなわち０．８／１．０であり、そしてリブ幅Ｗのリブ高さＲに 対する比は３．０／４．０、すなわちほぼ０．７５／１．０である。 ダイオードのＰｌｎタイプはほとんどの応用に有効であると思われるけれど 、従来技術で知られたダイオードの他の形又はドープされた接合からなる他のデ バ イスはそれらが上述したように横方向に配置されるかぎり使用されることができ る。 図３は第１の導波路と第２の導波路との間で光を切り替えるために上述した パイプの導波路接合デバイスの使用例を示す。図４の導波路システムは図３の（ Ｂ−Ｂ）断面を示す。 このようなスイッチの動作原理はよく知られており、よって要点のみを記載 する。 図３を参照すれば、クロスリブ導波路接合は図１及び２を参照して記載され たタイプの単一モードリブ導波路４を利用して形成される。２つの導波路の主軸 の交差点を中心とした領域に対して、２つの平行なリブ導波路は交差領域に出入 りする導波路の延長として形成される。これらの平行な導波路は図１及び２を参 照して先に記述されたようにそれらの中に形成されたｐｉｎ接合を有し、そして トレンチ１０によって互いに分離される。 図４は図３のデバイスの交差領域の断面を示す。２つの平行な導波路間の領 域はドープされｐｉｎ導波路の双方について共通の領域８を形成する。この共通 な中心領域８は交差領域の外側領域７が中央の領域８に対して逆のタイプでドー プされている場合、ｎ又はｐのいずれかでドープされることができる。 ２つの接合は電気ドライブ６を用いて一諸に又は独立してバイアスされるこ とができる（図３参照）。 導波路の交差角はＩ１で入る光の全内部反射がＩ１／Ｏ１リブ導波路におい て２つのｐｉｎ接合をゼロバイアスに維持するように選択される。この同じ状態 はＩ２／Ｏ２導波路についても存在する。それ故にゼロｐｉｎ接合デバイスでＩ １でスイッチに入る光はＯ１から出てそしてＩ２で入る光はＯ２から出る。 両方の接合が順方向にバイアスされる時、ｐｉｎ導波路の有効屈折率は減少 し、導波路の閉じ込めは減少し、そして全内部反射はもはや内部の平行なｐｉｎ リブ導波路界面１０で生じない。これはｐｉｎリブ導波路がマイナスの交差角を 有する場合、ｐｉｎリブ導波路有効界面１０で水平なモード角は臨界反射角 。 以下であることを提供する。Ｉ１で入る光はそれ故にＩ２／Ｏ２導波路内で強く 結合し、そしてＯ２で出て、そしてＩ２で入る光はＩ１／Ｏ１導波路内で強く結 合しそしてＯ１から出る。 この動作モードの場合、２つのｐｉｎ導波路間の結合係数Ｋはバイアスのな い状態で第１の導波路から第２の導波路にパワーの正味でない移動を生じること を確実にすることが重要である。接合が順方向にバイアスされる時、結合係数Ｋ は変わるであろう。そして２次手段によって第１導波路から第２導波路に結合さ れた光は変更される。 動作の第２モードはｐｉｎ接合の一方のみを順方向にバイアスする。これは ゼロ接合バイアスで光によってそれから近接のｐｉｎ導波路を強く結合させそれ 故により高い屈折率を生じるｐｉｎ導波路の有効屈折率を減じるであろう。例え ばもしＩ１／Ｏ１ｐｉｎ導波路が順方向にバイアスされるならばＩ１でスイッチ に入る光はＯ２から出てそしてＩ２で入る光はＯ２から出るであろう。同様に入 力Ｉ１及びＩ２はもしＩ２／Ｏ２ｐｉｎ接合がＩ１／Ｏ２ｐｉｎ接合に替わって 順方向にバイアスされるならばＯ１から出る。 両方の動作モードにおいて、デバイスは上述において使用された方向に対し て反対の方向に伝送する光の場合と同様に行なわれる。 上述したタイプの導波路接合デバイスは多様な他の適用に使用することがで きることに気付く。産業上の利用可能性 上述したデバイスは多様な集積光回路に使用されかつ製造されることができ る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーピン，アーノルド・ピーター・ロスコ ー イギリス国 オーエックス14 ３ユーユ ー・オックスフォードシア・アビンドン・ ケンプスター クローズ・23 (72)発明者 リックマン，アンドリュウ・ジョージ イギリス国 エスエヌ８ ３ビイジイ・ウ ィルトシア・マルボロウ・セイバーネイク フォレスト・エスティ キャサリンズ ロッジ・（番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．絶縁材層によって基板から分離され、光信号を伝送するための導波路とされ る上面及び両側面を備えるリブを形成させたシリコン層からなる電気光学デバイ スであって、横方向にドープされた接合がリブの両側面に形成され、その接合間 に電圧を加え、リブの少なくとも断面の部分間の電荷キャリアの密度を制御し、 導波路の有効屈折率を能動的に変更することを特徴とする電気光学デバイス。 ２．前記接合はリブの対向する両側面に対称的に配設されたｐドープ領域とｎド ープ領域からなる請求項１記載のデバイス。 ３．前記ｎドープ領域及び前記ｐドープ領域は真性、疑似真性又は薄くドープさ れた領域によって分離されてｐｉｎダイオード形成することを特徴とする請求項 ２記載のデバイス。 ４．前記真性、疑似真性又は薄くドープされた領域はリブの幅の実質的に２５％ を占めても延びている請求項３記載のデバイス。 ５．前記リブの両側面から離れた位置で延びているシリコン層にドープされた領 域を介して前記接合に電気的に接続される電気的コンタクトを備える前項のいず れか１項に記載のデバイス。 ６．前記シリコン層の厚さ（リブの上面から絶縁材層まで）は２及び５ミクロン の間である前項のいずれかに１項に記載のデバイス。 ７．前記絶縁材層は二酸化シリコンからなる請求項６記載のデバイス。 ８．前記二酸化シリコン層は厚さがほぼ０．４ミクロンである請求項７記載のデ バイス。 ９．厚さを厚くするためにエピタキシャル的に成長されたシリコンの表面層を有 する従来のシリコンオン絶縁体ウエハから作られる請求項８記載のデバイス。 １０．前記シリコン層の厚さに対するリブ高さの比及びリブ幅に対するリブ高さ の比は所定の波長に対して基本モードのみ（垂直及び水平方向の両方において） が伝送されるように選択される前項のいずれか１項に記載のデバイス。 １１．光位相変調器の部分からなり、屈折率の変更は導波路の有効長を変えるた めに使用されることを特徴とする前項のいずれか１項に記載のデバイス。 １２．光スイッツチの部分からなり、屈折率の変更は第１導波路及びその第２導 波路間の結合を変えるために使用されることを特徴とする請求項１−１０のいず れか１項に記載のデバイス。 １３．実質的に図面を参照して上述された電気光学デバイス。 １４．シリコンオン絶縁体ウエハを選択する工程と、エピタキシャル成長によっ てそのシリコン層の厚さを厚くする工程と、シリコン層をエッチングしてその層 にリブ導波路を形成する工程と、そして導波路のリブの両側面間に横方向にドー プされた接合を形成する工程とからなる電気光学デバイスを製造する方法。 １５．前記横方向接合はリブの１方の側面のｐにドープされた領域とその他の側 面のｎにドープされた領域を形成することによって形成される請求項１４記載の 方法。 １６．前記ドープされた領域はリブの両側面中にドーパントを拡散することによ って形成される請求項１５記載の方法。 １７．実質的に上述した電気光学デバイスを製造する方法。 １８．ここに開示されたいずれの新規な特徴又は特徴の組合わせ。