KR102110369B1 - Electro-optic modulator and optic transmossion modulator including the same - Google Patents
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Abstract
전광 변환기는 반도체 기판, 코어 영역 및 슬랩 영역을 포함한다. 코어 영역은 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 저농도 도핑 영역, 제2 저농도 도핑 영역 및 제1 저농도 도핑 영역 및 제2 저농도 도핑 영역 사이에 배치되는 고농도 도핑 영역을 포함한다. 슬랩 영역들은 코어 영역에 접하고 반도체 기판 상에 배치된다. 제1 저농도 도핑 영역과 제2 저농도 도핑 영역 사이에 역 바이어스 전압을 인가하면 고농도 도핑 영역에 포함되는 공핍 영역의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역의 폭이 조절되면, 공핍 영역을 통하여 전달되는 광신호를 조절할 수 있다. 본 발명에 따른 전광 변환기는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.The all-optical converter includes a semiconductor substrate, a core region and a slab region. The core region includes a high concentration doped region disposed on the semiconductor substrate and disposed between the first low concentration doped region, the second low concentration doped region, and the first low concentration doped region and the second low concentration doped region. The slab regions contact the core region and are disposed on the semiconductor substrate. When a reverse bias voltage is applied between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region, the width of the depletion region included in the high concentration doped region can be adjusted. When the width of the depletion region is adjusted, an optical signal transmitted through the depletion region can be adjusted. The all-optical converter according to the present invention can increase the operating speed of the system and reduce power consumption.
Description
본 발명은 메모리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전광 변환기 및 이를 포함하는 광전송 변환 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a memory device, and more particularly, to an all-optical converter and an optical transmission conversion device including the same.
최근 반도체 집적 기술의 발달에 따라서 프로세서, 메모리 장치, 디스플레이 장치 등과 같은 다양한 전자 장치들의 고성능화 및 고속화가 진행되고 있다. Recently, with the development of semiconductor integrated technology, high-performance and high-speed of various electronic devices, such as a processor, a memory device, and a display device, are progressing.
전자 장치들의 고성능화 및 고속화를 위하여 전기적인 전송 라인을 사용하면 전송 라인에 따라 전송 속도의 차이가 있을 수 있으나 전송 속도를 높이는 데에 한계가 있다. 따라서 광 전송을 통하여 데이터의 전송 속도를 높이려는 다양한 시도들이 이루어지고 있다. If an electric transmission line is used for high performance and high speed of electronic devices, there may be a difference in transmission speed depending on the transmission line, but there is a limit in increasing the transmission speed. Therefore, various attempts have been made to increase the transmission speed of data through optical transmission.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시키는 전광 변환기를 제공하는 것이다. One object of the present invention to solve the above problems is to provide an all-optical converter that increases the operating speed of the system and reduces power consumption.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 전광 변환기를 포함하는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시키는 광전송 변환 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide an optical transmission conversion apparatus for increasing the operating speed of the system including the all-optical converter and reducing power consumption.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전광 변환기는 반도체 기판, 코어 영역 및 슬랩 영역을 포함한다. 상기 코어 영역은 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 저농도 도핑 영역, 제2 저농도 도핑 영역 및 상기 제1 저농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 배치되는 고농도 도핑 영역을 포함한다. 상기 슬랩 영역들은 상기 코어 영역에 접하고 상기 반도체 기판 상에 배치된다. In order to achieve one object of the present invention, an all-optical converter according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate, a core region, and a slab region. The core region is disposed on the semiconductor substrate and includes a first low concentration doped region, a second low concentration doped region, and a high concentration doped region disposed between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region. The slab regions contact the core region and are disposed on the semiconductor substrate.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 코어 영역은 광 신호들에 대해서 웨이브가이드(waveguide)로서 동작할 수 있다. In an exemplary embodiment, the core region may act as a waveguide for optical signals.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 고농도 도핑 영역은 제1 고농도 도핑 영역 및 제2 고농도 도핑 영역을 포함할 수 있다. 상기 제1고농도 도핑 영역은 상기 제1 저농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 배치되고 상기 제1 저농도 도핑 영역과 접할 수 있다. 상기 제2 고농도 도핑 영역은 상기 제1 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 배치되고 상기 제2 저농도 도핑 영역과 접할 수 있다. 상기 제1 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 고농도 도핑 영역은 서로 접할 수 있다. In an exemplary embodiment, the high concentration doped region may include a first high concentration doped region and a second high concentration doped region. The first high concentration doped region may be disposed between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region and may contact the first low concentration doped region. The second high concentration doping region may be disposed between the first high concentration doping region and the second low concentration doping region and may contact the second low concentration doping region. The first high concentration doped region and the second high concentration doped region may contact each other.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 코어 영역에 포함되는 상기 제1 저농도 도핑 영역, 상기 제1 고농도 도핑 영역, 상기 제2 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역은 제 1 방향으로 배치되고 상기 제2 저농도 도핑 영역이 상기 반도체 기판과 접할 수 있다. In an exemplary embodiment, the first low concentration doping region, the first high concentration doping region, the second high concentration doping region, and the second low concentration doping region included in the core region are disposed in a first direction and the second A low concentration doped region may contact the semiconductor substrate.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1 저농도 도핑 영역의 불순물 농도는 상기 고농도 도핑 영역의 불순물 농도 보다 낮고, 상기 제1 저농도 도핑 영역은 피-타입 불순물로 도핑될 수 있다. In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the first low concentration doped region is lower than the impurity concentration of the high concentration doped region, and the first low concentration doped region can be doped with a p-type impurity.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제2 저농도 도핑 영역의 불순물 농도는 상기 고농도 도핑 영역의 불순물 농도 보다 낮고, 상기 제2 저농도 도핑 영역은 엔-타입 불순물로 도핑될 수 있다. In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the second low concentration doped region is lower than the impurity concentration of the high concentration doped region, and the second low concentration doped region may be doped with an n-type impurity.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1 저농도 도핑 영역이 상기 피-타입 불순물로 도핑되는 경우, 상기 제1 고농도 도핑 영역은 상기 피-타입 불순물로 도핑될 수 있다. In an exemplary embodiment, when the first low concentration doped region is doped with the blood-type impurity, the first high concentration doped region may be doped with the blood-type impurity.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제2 저농도 도핑 영역이 상기 엔-타입 불순물로 도핑되는 경우, 상기 제2 고농도 도핑 영역은 상기 엔-타입 불순물로 도핑될 수 있다. In an exemplary embodiment, when the second low concentration doped region is doped with the N-type impurity, the second high concentration doped region may be doped with the N-type impurity.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1 저농도 도핑 영역의 불순물 농도는 상기 제1 고농도 도핑 영역의 불순물 농도 보다 낮고, 상기 제1 저농도 도핑 영역은 엔-타입 불순물로 도핑될 수 있다. In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the first low concentration doped region is lower than the impurity concentration of the first high concentration doped region, and the first low concentration doped region can be doped with an n-type impurity.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제2 저농도 도핑 영역의 불순물 농도는 상기 제2 고농도 도핑 영역의 불순물 농도 보다 낮고, 상기 제2 저농도 도핑 영역은 피-타입 불순물로 도핑될 수 있다. In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the second low concentration doped region is lower than the impurity concentration of the second high concentration doped region, and the second low concentration doped region may be doped with a blood-type impurity.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1 저농도 도핑 영역이 상기 엔-타입 불순물로 도핑되는 경우, 상기 제1 고농도 도핑 영역은 상기 엔-타입 불순물로 도핑될 수 있다. In an exemplary embodiment, when the first low concentration doping region is doped with the N-type impurity, the first high concentration doping region may be doped with the N-type impurity.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제2 저농도 도핑 영역이 상기 피-타입 불순물로 도핑되는 경우, 상기 제2 고농도 도핑 영역은 상기 피-타입 불순물로 도핑될 수 있다. In an exemplary embodiment, when the second low concentration doped region is doped with the blood-type impurity, the second high concentration doped region may be doped with the blood-type impurity.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1 저농도 도핑 영역과 제2 저농도 도핑 영역 사이에 동작 전압을 인가할 수 있다. In an exemplary embodiment, an operating voltage may be applied between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 동작 전압에 기초하여 상기 코어 영역에 포함되는 공핍 영역의 폭을 조절할 수 있다. In an exemplary embodiment, the width of the depletion region included in the core region may be adjusted based on the operating voltage.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1 저농도 도핑 영역과 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 인가되는 상기 동작 전압이 접지 전압인 경우, 상기 공핍 영역의 폭은 고농도 도핑 영역의 폭보다 작을 수 있다. In an exemplary embodiment, when the operating voltage applied between the first low concentration doping region and the second low concentration doping region is a ground voltage, the width of the depletion region may be smaller than the width of the high concentration doping region.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 동작 전압이 역 바이어스 전압인 경우, 상기 역 바이어스 전압이 증가함에 따라 상기 공핍 영역의 폭은 증가할 수 있다. In an exemplary embodiment, when the operating voltage is a reverse bias voltage, the width of the depletion region may increase as the reverse bias voltage increases.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 공핍 영역의 폭이 변동함에 따라 상기 코어 영역의 광 손실이 변동할 수 있다. In an exemplary embodiment, as the width of the depletion region changes, light loss of the core region may fluctuate.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 코어 영역의 상기 광 손실이 변동함에 따라 송신 광 신호의 세기가 조절될 수 있다. In an exemplary embodiment, the intensity of the transmitted optical signal may be adjusted as the optical loss of the core region fluctuates.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 코어 영역의 폭은 상기 슬랩 영역의 폭보다 크고, 상기 전광 변환기에 포함되는 반도체 막은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨-비소(GaAs) 및 이들의 조합 중 선택된 하나로 구현될 수 있다. In an exemplary embodiment, the width of the core region is greater than the width of the slab region, and the semiconductor film included in the all-optical converter includes silicon (Si), germanium (Ge), gallium-arsenide (GaAs), and combinations thereof. It can be implemented as a selected one.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 코어 영역에 포함되는 상기 제1 저농도 도핑 영역, 상기 제1 고농도 도핑 영역, 상기 제2 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역은 제 1 방향과 수직하는 제2 방향으로 배치될 수 있다. In an exemplary embodiment, the first low concentration doping region, the first high concentration doping region, the second high concentration doping region, and the second low concentration doping region included in the core region are in a second direction perpendicular to the first direction. Can be placed as
예시적인 실시예에 있어서, 상기 제1 저농도 도핑 영역과 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 인가되는 동작 전압에 기초하여 상기 코어 영역에 포함되는 공핍 영역의 폭을 조절할 수 있다. In an exemplary embodiment, the width of the depletion region included in the core region may be adjusted based on an operating voltage applied between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region.
예시적인 실시예에 있어서, 상기 동작 전압이 역 바이어스 전압인 경우, 상기 역 바이어스 전압이 증가함에 따라 상기 공핍 영역의 폭은 증가할 수 있다. In an exemplary embodiment, when the operating voltage is a reverse bias voltage, the width of the depletion region may increase as the reverse bias voltage increases.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광전송 변환 장치는 전광 변환기를 포함한다. 상기 전광 변환기는 반도체 기판, 코어 영역 및 슬랩 영역을 포함한다. 상기 코어 영역은 상기 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 저농도 도핑 영역, 제2 저농도 도핑 영역 및 상기 제1 저농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 배치되는 고농도 도핑 영역을 포함한다. 상기 슬랩 영역들은 상기 코어 영역에 접하고 상기 반도체 기판 상에 배치된다.An optical transmission conversion apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving an object of the present invention includes an all-optical converter. The all-optical converter includes a semiconductor substrate, a core region, and a slab region. The core region is disposed on the semiconductor substrate and includes a first low concentration doped region, a second low concentration doped region, and a high concentration doped region disposed between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region. The slab regions contact the core region and are disposed on the semiconductor substrate.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 전광 변환기의 수직 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 전광 변환기에 접지 전압이 인가되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 전광 변환기에 역 바이어스 전압이 인가되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역 및 슬랩 영역의 폭을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전광 변환기의 수직 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 7의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 7의 전광 변환기에 접지 전압이 인가되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 7의 전광 변환기에 역 바이어스 전압이 인가되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 광전송 변환 장치를 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 12의 광전송 변환 장치를 포함하는 메모리 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 광전송 변환 장치를 모바일 장치에 응용한 예를 나타내는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시예들에 광전송 변환 장치를 컴퓨팅 시스템에 응용한 예를 나타내는 블록도이다. 1 is a cross-sectional view showing a vertical structure of an all-optical converter according to embodiments of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating an example of a core region included in the all-optical converter of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view illustrating another example of the core region included in the all-optical converter of FIG. 1.
4 is a view for explaining a case in which the ground voltage is applied to the all-optical converter of FIG. 1.
5 is a view for explaining a case in which a reverse bias voltage is applied to the all-optical converter of FIG. 1.
6 is a view showing the widths of the core region and the slab region included in the all-optical converter of FIG. 1.
7 is a cross-sectional view showing a vertical structure of an all-optical converter according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating an example of a core region included in the all-optical converter of FIG. 7.
9 is a cross-sectional view illustrating another example of the core region included in the all-optical converter of FIG. 7.
10 is a view for explaining a case in which the ground voltage is applied to the all-optical converter of FIG. 7.
11 is a view for explaining a case in which a reverse bias voltage is applied to the all-optical converter of FIG. 7.
12 is a block diagram showing an optical transmission conversion apparatus according to embodiments of the present invention.
13 is a block diagram illustrating a memory system including the optical transmission converter of FIG. 12.
14 is a block diagram illustrating an example in which an optical transmission conversion device according to embodiments of the present invention is applied to a mobile device.
15 is a block diagram illustrating an example in which an optical transmission conversion device is applied to a computing system according to embodiments of the present invention.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural or functional descriptions are exemplified only for the purpose of describing the embodiments of the present invention, and the embodiments of the present invention can be implemented in various forms and the text It is not to be construed as being limited to the embodiments described in.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be variously changed and can have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood as including all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but there may be other components in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle. Other expressions that describe the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring" and "directly neighboring to" should be interpreted as well.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate that a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof is described, and that one or more other features or numbers are present. It should be understood that it does not preclude the presence or addition possibilities of, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in the commonly used dictionary, should be interpreted as meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. .
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions for the same components are omitted.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 전광 변환기의 수직 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a vertical structure of an all-optical converter according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 전광 변환기(10)는 반도체 기판(100), 코어 영역(300) 및 슬랩 영역(510, 530)을 포함한다. 코어 영역(300)은 제1 저농도 도핑 영역(310), 제2 저농도 도핑 영역(330) 및 고농도 도핑 영역(350)을 포함한다. 코어 영역(300)은 반도체 기판(100) 상에 배치된다. 고농도 도핑 영역(350)은 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치된다. 고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역을 포함한다. Referring to FIG. 1, the all-
제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330)은 서로 다른 타입의 불순물로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 피-타입 불순물(p-type dopant, PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 엔-타입 불순물(n-type dopant, NTD)로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다.The first low
예시적인 실시예에 있어서, 고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함할 수 있다. 제1고농도 도핑 영역(351)은 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치되고 제1 저농도 도핑 영역(310)과 접할 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치되고 제2 저농도 도핑 영역(330)과 접할 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)은 서로 접할 수 있다. In an exemplary embodiment, the high concentration doped
고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함한다. 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)은 서로 다른 타입의 불순물로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 고농도 도핑 영역(351)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 고농도 도핑 영역(351)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다.The high concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 코어 영역(300)에 포함되는 제1 저농도 도핑 영역(310), 제1 고농도 도핑 영역(351), 제2 고농도 도핑 영역(353) 및 제2 저농도 도핑 영역(330)은 제1 방향(D1)으로 배치되고 제2 저농도 도핑 영역(330)이 반도체 기판(100)과 접할 수 있다.In the exemplary embodiment, the first low
제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 역 바이어스 전압(reverse bias voltage, RBV)을 인가하면, 역 바이어스 전압(RBV)에 기초하여 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(depletion region, DR)의 폭이 조절될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제1 저농도 도핑 영역(310)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(330)에 인가되는 전압보다 낮을 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제1 저농도 도핑 영역(310)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(330)에 인가되는 전압보다 높을 수 있다.When a reverse bias voltage (RBV) is applied between the first low
슬랩 영역들(510, 530)은 코어 영역(300)에 접하고 반도체 기판(100) 상에 배치된다. 슬랩 영역들(510, 530)은 제1 슬랩 영역(510) 및 제2 슬랩 영역(530)을 포함할 수 있다. 제1 슬랩 영역(510) 및 제2 슬랩 영역(530)은 서로 다른 타입의 불순물로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 슬랩 영역(510)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 슬랩 영역(510)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제2 슬랩 영역(530)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. The
예시적인 실시예에 있어서, 코어 영역(300)은 광 신호들에 대해서 웨이브가이드로서 동작할 수 있다. In an exemplary embodiment, the
전광 변환기(10)는 제1 저농도 도핑 영역(310), 제2 저농도 도핑 영역(330) 및 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치되는 고농도 도핑 영역(350)을 포함한다. 제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역(DR)의 폭이 조절되면, 공핍 영역(DR)을 통하여 전달되는 광신호를 조절할 수 있다. 본 발명에 따른 전광 변환기(10)는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있다. The all-
도 2는 도 1의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역의 일 예를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating an example of a core region included in the all-optical converter of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 코어 영역(300a)은 저농도 도핑 영역(310, 330) 및 고농도 도핑 영역(350)을 포함할 수 있다. 저농도 도핑 영역(310, 330)은 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330)을 포함할 수 있고, 고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
예를 들어, 제1 저농도 도핑 영역(310)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있고, 제1 저농도 도핑 영역(310)은 저농도 피-타입 도핑 영역(low concentration p-doping region, LPR)일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(330)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있고, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 저농도 엔-타입 도핑 영역(low concentration n-doping region, LNR)일 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있고, 제1 고농도 도핑 영역(351)은 고농도 피-타입 도핑 영역(high concentration p-doping region, HPR)일 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있고, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 고농도 엔-타입 도핑 영역(high concentration n-doping region, HNR)일 수 있다.For example, the first low
제1 고농도 도핑 영역(351)은 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치되고 제1 저농도 도핑 영역(310)과 접할 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치되고 제2 저농도 도핑 영역(330)과 접할 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)은 서로 접할 수 있다. The first high concentration doped
예를 들어 제1 방향(D1)을 기준으로 코어 영역(300a)의 가장 아래 층은 제2 저농도 도핑 영역(330)일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(330)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 제2 저농도 도핑 영역(330)위에 배치될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 제2 저농도 도핑 영역(330)과 접할 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)은 제2 고농도 도핑 영역(353)위에 배치될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)은 제2 고농도 도핑 영역(353)과 접할 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)은 제1 고농도 도핑 영역(351)위에 배치될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)은 제1 고농도 도핑 영역(351)과 접할 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. For example, the lowermost layer of the
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(310)의 불순물 농도는 제1 고농도 도핑 영역(351)의 불순물 농도 보다 낮고, 제2 저농도 도핑 영역(330)의 불순물 농도는 제2 고농도 도핑 영역(353)의 불순물 농도 보다 낮을 수 있다. In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the first low
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(310)의 불순물 농도는 고농도 도핑 영역(350)의 불순물 농도 보다 낮을 수 있다. 고농도 도핑 영역(350)의 불순물 농도가 높으면 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 캐리어의 밀도가 높을 수 있다. 캐리어의 밀도가 높으면 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제1 고농도 도핑 영역(351)은 제1 저농도 도핑 영역(310)보다 피-타입 불순물(PTD)이 많을 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)에 피-타입 불순물(PTD)이 많으면 제1 고농도 도핑 영역(351)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제2 저농도 도핑 영역(330)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 제2 저농도 도핑 영역(330)보다 엔-타입 불순물(NTD)이 많을 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)에 엔-타입 불순물(NTD)이 많으면 제2 고농도 도핑 영역(353)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다.In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the first low concentration doped
제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면, 역 바이어스 전압(RBV)에 기초하여 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭이 조절될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(330)에 인가되는 전압보다 낮을 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 인가되는 역 바이어스 전압(RBV)에 의하여 고농도 도핑 영역(350)에 공핍 영역(DR)이 형성될 수 있다. 바이어스 전압을 인가하면 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역(DR)의 폭이 조절되면, 공핍 영역(DR)을 통하여 전달되는 광 신호를 조절할 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(310)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제1 고농도 도핑 영역(351)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제2 저농도 도핑 영역(330)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. In an exemplary embodiment, when the first low concentration doped
전광 변환기에 포함되는 제1 저농도 도핑 영역과 제2 저농도 도핑 영역 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역에 포함되는 공핍 영역의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역의 폭이 조절되면, 공핍 영역을 통하여 전달되는 광신호를 조절할 수 있다. 본 발명에 따른 전광 변환기는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region included in the all-optical converter, the width of the depletion region included in the high concentration doped region can be adjusted. When the width of the depletion region is adjusted, an optical signal transmitted through the depletion region can be adjusted. The all-optical converter according to the present invention can increase the operating speed of the system and reduce power consumption.
도 3은 도 1의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역의 다른 예를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating another example of the core region included in the all-optical converter of FIG. 1.
도 3을 참조하면, 코어 영역(300b)은 저농도 도핑 영역(310, 330) 및 고농도 도핑 영역(350)을 포함할 수 있다. 저농도 도핑 영역(310, 330)은 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330)을 포함할 수 있고, 고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the
예를 들어, 제1 저농도 도핑 영역(310)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있고, 제1 저농도 도핑 영역(310)은 저농도 엔-타입 도핑 영역(LNR)일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(330)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있고, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 저농도 피-타입 도핑 영역(LPR)일 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있고, 제1 고농도 도핑 영역(351)은 고농도 엔-타입 도핑 영역(HNR)일 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있고, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 고농도 피-타입 도핑 영역(HPR)일 수 있다.For example, the first low
예를 들어 제1 방향(D1)을 기준으로 코어 영역(300b)의 가장 아래 층은 제2 저농도 도핑 영역(330)일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(330)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 제2 저농도 도핑 영역(330)위에 배치될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 제2 저농도 도핑 영역(330)과 접할 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)은 제2 고농도 도핑 영역(353)위에 배치될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)은 제2 고농도 도핑 영역(353)과 접할 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)은 제1 고농도 도핑 영역(351)위에 배치될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)은 제1 고농도 도핑 영역(351)과 접할 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. For example, the bottom layer of the
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(310)의 불순물 농도는 고농도 도핑 영역(350)의 불순물 농도 보다 낮을 수 있다. 고농도 도핑 영역(350)의 불순물 농도가 높으면 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 캐리어의 밀도가 높을 수 있다. 캐리어의 밀도가 높으면 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제1 고농도 도핑 영역(351)은 제1 저농도 도핑 영역(310)보다 엔-타입 불순물(NTD)이 많을 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)에 엔-타입 불순물(NTD)이 많으면 제1 고농도 도핑 영역(351)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제2 저농도 도핑 영역(330)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 제2 저농도 도핑 영역(330)보다 피-타입 불순물(PTD)이 많을 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)에 피-타입 불순물(PTD)이 많으면 제2 고농도 도핑 영역(353)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다.In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the first low concentration doped
제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면, 역 바이어스 전압(RBV)에 기초하여 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭이 조절될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(330)에 인가되는 전압보다 높을 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 인가되는 역 바이어스 전압(RBV)에 의하여 고농도 도핑 영역(350)에 공핍 영역(DR)이 형성될 수 있다. 바이어스 전압을 인가하면 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역(DR)의 폭이 조절되면, 공핍 영역(DR)을 통하여 전달되는 광 신호를 조절할 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(310)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우, 제1 고농도 도핑 영역(351)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제2 저농도 도핑 영역(330)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다.In an exemplary embodiment, when the first low
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 동작 전압을 인가할 수 있다. In an exemplary embodiment, an operating voltage may be applied between the first low concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 동작 전압에 기초하여 코어 영역(300b)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭을 조절할 수 있다. In an exemplary embodiment, the width of the depletion region DR included in the
도 4는 도 1의 전광 변환기에 접지 전압이 인가되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a case in which the ground voltage is applied to the all-optical converter of FIG. 1.
도 4를 참조하면, 전광 변환기(10)는 반도체 기판(100), 코어 영역(300) 및 슬랩 영역(510, 530)을 포함한다. 코어 영역(300)은 제1 저농도 도핑 영역(310), 제2 저농도 도핑 영역(330) 및 고농도 도핑 영역(350)을 포함한다. 코어 영역(300)은 반도체 기판(100) 상에 배치된다. 고농도 도핑 영역(350)은 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치된다. 고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the all-
제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 바이어스 전압을 인가하면, 바이어스 전압에 기초하여 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(352)의 폭(DW)이 조절될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 인가되는 동작 전압이 접지 전압인 경우, 공핍 영역(352)의 폭(DW)은 고농도 도핑 영역(350)의 폭(HDW)보다 작을 수 있다. When a bias voltage is applied between the first low concentration doped
고농도 도핑 영역(350)의 폭(HDW)은 제1 고농도 도핑 영역(351)의 폭 및 제2 고농도 도핑 영역(353)의 폭을 합한 길이에 해당할 수 있다. 예를 들어 제1 고농도 도핑 영역(351)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되고, 제2 고농도 도핑 영역(353)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우 제1 고농도 도핑 영역(351)의 폭은 고농도 피-타입 도핑 영역(HPR)의 폭이고, 제2 고농도 도핑 영역(353)의 폭은 고농도 엔-타입 도핑 영역(HNR)의 폭일 수 있다. 예를 들어 제1 고농도 도핑 영역(351)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되고, 제2 고농도 도핑 영역(353)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우 제1 고농도 도핑 영역(351)의 폭은 고농도 엔-타입 도핑 영역(HNR)의 폭이고, 제2 고농도 도핑 영역(353)의 폭은 고농도 피-타입 도핑 영역(HPR)의 폭일 수 있다.The width HDW of the high concentration doped
제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)이 인가되는 경우, 공핍 영역(352)의 폭(DW)이 증가할 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 인가되는 동작 전압이 접지 전압이면, 공핍 영역(352)의 폭(DW)은 고농도 도핑 영역(350)의 폭(HDW)보다 작을 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped
전광 변환기에 포함되는 제1 저농도 도핑 영역과 제2 저농도 도핑 영역 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역에 포함되는 공핍 영역의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역의 폭이 조절되면, 공핍 영역을 통하여 전달되는 광신호를 조절할 수 있다. 본 발명에 따른 전광 변환기는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region included in the all-optical converter, the width of the depletion region included in the high concentration doped region can be adjusted. When the width of the depletion region is adjusted, an optical signal transmitted through the depletion region can be adjusted. The all-optical converter according to the present invention can increase the operating speed of the system and reduce power consumption.
도 5는 도 1의 전광 변환기에 역 바이어스 전압이 인가되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a case in which a reverse bias voltage is applied to the all-optical converter of FIG. 1.
도 5를 참조하면, 전광 변환기(10)는 반도체 기판(100), 코어 영역(300) 및 슬랩 영역(510, 530)을 포함한다. 코어 영역(300)은 제1 저농도 도핑 영역(310), 제2 저농도 도핑 영역(330) 및 고농도 도핑 영역(350)을 포함한다. 고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the all-
제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면, 역 바이어스 전압(RBV)에 기초하여 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(352)의 폭(DW)이 조절될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(330)에 인가되는 전압보다 높을 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 인가되는 역 바이어스 전압(RBV)에 의하여 고농도 도핑 영역(350)에 공핍 영역(352)이 형성될 수 있다. 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(352)의 폭(DW)을 조절할 수 있다. 공핍 영역(352)의 폭(DW)이 조절되면, 공핍 영역(352)을 통하여 전달되는 광 신호를 조절할 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 동작 전압이 역 바이어스 전압(RBV)인 경우, 역 바이어스 전압(RBV)이 증가함에 따라 공핍 영역(352)의 폭(DW)은 증가할 수 있다. In an exemplary embodiment, when the operating voltage is the reverse bias voltage RBV, the width DW of the
예시적인 실시예에 있어서, 공핍 영역(352)의 폭이 변동함에 따라 코어 영역(300)의 광 손실이 변동할 수 있다. In an exemplary embodiment, the optical loss of the
예시적인 실시예에 있어서, 코어 영역(300)의 상기 광 손실이 변동함에 따라 송신 광 신호의 세기가 조절될 수 있다. In an exemplary embodiment, the intensity of the transmitted optical signal may be adjusted as the optical loss of the
도 6은 도 1의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역 및 슬랩 영역의 폭을 나타내는 도면이다.6 is a view showing the widths of the core region and the slab region included in the all-optical converter of FIG. 1.
도 6을 참조하면 전광 변화기는 전광 변환기(10)는 반도체 기판(100), 코어 영역(300) 및 슬랩 영역(510, 530)을 포함한다. 예시적인 실시예에 있어서, 코어 영역(300)의 폭(CW)은 슬랩 영역(510, 530)의 폭(SW)보다 클 수 있다. 코어 영역(300)의 폭(CW)은 제1 방향(D1)을 기준으로 반도체 기판(100)으로부터 코어 영역(300)의 상단까지의 길이일 수 있다. 코어 영역(300)은 저농도 도핑 영역(310, 330) 및 고농도 도핑 영역(350)을 포함할 수 있다. 저농도 도핑 영역(310, 330)은 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330)을 포함할 수 있고, 고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함할수 있다. Referring to FIG. 6, the all-
예를 들어, 코어 영역(300)의 폭(CW)은 저농도 도핑 영역(310, 330)의 폭과 고농도 도핑 영역(350)의 폭(HDW)을 합한 값일 수 있다. 저농도 도핑 영역(310, 330)의 폭은 저농도 도핑 영역(310, 330)의 제1 방향(D1) 길이일 수 있다. 고농도 도핑 영역(350)의 폭(HDW)은 고농도 도핑 영역(350)의 제1 방향(D1) 길이일 수 있다. 저농도 도핑 영역(310, 330)의 폭은 제1 저농도 도핑 영역(310)의 폭과 제2 저농도 도핑 영역(330)을 합한 값일 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)의 폭은 제1 저농도 도핑 영역(310)의 제1 방향(D1) 길이일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(330)의 폭은 제2 저농도 도핑 영역(330)의 제1 방향(D1) 길이일 수 있다. 고농도 도핑 영역(350)의 폭(HDW)은 제1 고농도 도핑 영역(351)의 폭과 제2 고농도 도핑 영역(353)의 폭을 합한 값일 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)의 폭은 제1 고농도 도핑 영역(351)의 제1 방향(D1) 길이일 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)의 폭은 제2 고농도 도핑 영역(353)의 제1 방향(D1) 길이일 수 있다. 슬랩 영역(510, 530)의 폭(SW)은 슬랩 영역(510, 530)의 제1 방향(D1) 길이일 수 있다. For example, the width CW of the
예시적인 실시예에 있어서, 전광 변환기(10)에 포함되는 반도체 막은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨-비소(GaAs) 및 이들의 조합 중 선택된 하나로 구현될 수 있다.In an exemplary embodiment, the semiconductor film included in the all-
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전광 변환기의 수직 구조를 나타내는 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a vertical structure of an all-optical converter according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 코어 영역(400)은 저농도 도핑 영역(410, 430) 및 고농도 도핑 영역(450)을 포함할 수 있다. 저농도 도핑 영역(410, 430)은 제1 저농도 도핑 영역(410) 및 제2 저농도 도핑 영역(430)을 포함할 수 있고, 고농도 도핑 영역(450)은 제1 고농도 도핑 영역(451) 및 제2 고농도 도핑 영역(453)을 포함할수 있다. Referring to FIG. 7, the
제1 고농도 도핑 영역(451)은 제1 저농도 도핑 영역(410) 및 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 배치되고 제1 저농도 도핑 영역(410)과 접할 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제1 고농도 도핑 영역(451) 및 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 배치되고 제2 저농도 도핑 영역(430)과 접할 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451) 및 제2 고농도 도핑 영역(453)은 서로 접할 수 있다. The first high concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 코어 영역(400)에 포함되는 제1 저농도 도핑 영역(410), 제1 고농도 도핑 영역(451), 제2 고농도 도핑 영역(453) 및 제2 저농도 도핑 영역(430)은 제1 방향(D1)과 수직하는 제2 방향(D2)으로 배치될 수 있다.In an exemplary embodiment, the first low
예를 들어 제2 방향(D2)을 기준으로 코어 영역(400)의 가장 우측은 제2 저농도 도핑 영역(430)일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(430)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제2 저농도 도핑 영역(430)의 좌측에 배치될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제2 저농도 도핑 영역(430)과 접할 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 제2 고농도 도핑 영역(453)의 좌측에 배치될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 제2 고농도 도핑 영역(453)과 접할 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)은 제1 고농도 도핑 영역(451)의 좌측에 배치될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)은 제1 고농도 도핑 영역(451)과 접할 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. For example, the rightmost side of the
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(410)의 불순물 농도는 고농도 도핑 영역(450)의 불순물 농도 보다 낮을 수 있다. 고농도 도핑 영역(450)의 불순물 농도가 높으면 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 캐리어의 밀도가 높을 수 있다. 캐리어의 밀도가 높으면 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(410)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제1 고농도 도핑 영역(451)은 제1 저농도 도핑 영역(410)보다 피-타입 불순물(PTD)이 많을 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)에 피-타입 불순물(PTD)이 많으면 제1 고농도 도핑 영역(451)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제2 저농도 도핑 영역(430)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제2 저농도 도핑 영역(430)보다 엔-타입 불순물(NTD)이 많을 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)에 엔-타입 불순물(NTD)이 많으면 제2 고농도 도핑 영역(453)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다.In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the first low concentration doped
제1 저농도 도핑 영역(410)과 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면, 역 바이어스 전압(RBV)에 기초하여 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭이 조절될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(410)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(430)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(430)에 인가되는 전압보다 낮을 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410) 및 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 인가되는 역 바이어스 전압(RBV)에 의하여 고농도 도핑 영역(450)에 공핍 영역(DR)이 형성될 수 있다. 바이어스 전압을 인가하면 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역(DR)의 폭이 조절되면, 공핍 영역(DR)을 통하여 전달되는 광 신호를 조절할 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(410)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제1 고농도 도핑 영역(451)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제2 저농도 도핑 영역(430)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우, 제2 고농도 도핑 영역(453)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다.In an exemplary embodiment, when the first low concentration doped
도 8은 도 7의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역의 일 예를 나타내는 단면도이다.8 is a cross-sectional view illustrating an example of a core region included in the all-optical converter of FIG. 7.
도 8을 참조하면, 코어 영역(400a)은 저농도 도핑 영역(410, 430) 및 고농도 도핑 영역(450)을 포함할 수 있다. 저농도 도핑 영역(410, 430)은 제1 저농도 도핑 영역(410) 및 제2 저농도 도핑 영역(430)을 포함할 수 있고, 고농도 도핑 영역(450)은 제1 고농도 도핑 영역(451) 및 제2 고농도 도핑 영역(453)을 포함할수 있다. Referring to FIG. 8, the
예를 들어, 제1 저농도 도핑 영역(410)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있고, 제1 저농도 도핑 영역(410)은 저농도 피-타입 도핑 영역(LPR)일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(430)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있고, 제2 저농도 도핑 영역(430)은 저농도 엔-타입 도핑 영역(LNR)일 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있고, 제1 고농도 도핑 영역(451)은 고농도 피-타입 도핑 영역(HPR)일 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있고, 제2 고농도 도핑 영역(453)은 고농도 엔-타입 도핑 영역(HNR)일 수 있다.For example, the first low concentration doped
예를 들어 제2 방향(D2)을 기준으로 코어 영역(400a)의 가장 우측은 제2 저농도 도핑 영역(430)일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(430)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제2 저농도 도핑 영역(430)의 좌측에 배치될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제2 저농도 도핑 영역(430)과 접할 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 제2 고농도 도핑 영역(453)의 좌측에 배치될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 제2 고농도 도핑 영역(453)과 접할 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)은 제1 고농도 도핑 영역(451)의 좌측에 배치될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)은 제1 고농도 도핑 영역(451)과 접할 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. For example, the rightmost side of the
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(410)의 불순물 농도는 고농도 도핑 영역(450)의 불순물 농도 보다 낮을 수 있다. 고농도 도핑 영역(450)의 불순물 농도가 높으면 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 캐리어의 밀도가 높을 수 있다. 캐리어의 밀도가 높으면 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(410)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제1 고농도 도핑 영역(451)은 제1 저농도 도핑 영역(410)보다 피-타입 불순물(PTD)이 많을 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)에 피-타입 불순물(PTD)이 많으면 제1 고농도 도핑 영역(451)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제2 저농도 도핑 영역(430)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제2 저농도 도핑 영역(430)보다 엔-타입 불순물(NTD)이 많을 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)에 엔-타입 불순물(NTD)이 많으면 제2 고농도 도핑 영역(453)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다.In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the first low concentration doped
제1 저농도 도핑 영역(410)과 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면, 역 바이어스 전압(RBV)에 기초하여 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭이 조절될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(410)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(430)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(430)에 인가되는 전압보다 낮을 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410) 및 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 인가되는 역 바이어스 전압(RBV)에 의하여 고농도 도핑 영역(450)에 공핍 영역(DR)이 형성될 수 있다. 바이어스 전압을 인가하면 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역(DR)의 폭이 조절되면, 공핍 영역(DR)을 통하여 전달되는 광 신호를 조절할 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(410)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제1 고농도 도핑 영역(451)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제2 저농도 도핑 영역(430)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우, 제2 고농도 도핑 영역(453)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다.In an exemplary embodiment, when the first low concentration doped
전광 변환기에 포함되는 제1 저농도 도핑 영역과 제2 저농도 도핑 영역 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역에 포함되는 공핍 영역의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역의 폭이 조절되면, 공핍 영역을 통하여 전달되는 광신호를 조절할 수 있다. 본 발명에 따른 전광 변환기는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region included in the all-optical converter, the width of the depletion region included in the high concentration doped region can be adjusted. When the width of the depletion region is adjusted, an optical signal transmitted through the depletion region can be adjusted. The all-optical converter according to the present invention can increase the operating speed of the system and reduce power consumption.
도 9는 도 7의 전광 변환기에 포함되는 코어 영역의 다른 예를 나타내는 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating another example of the core region included in the all-optical converter of FIG. 7.
도 9를 참조하면, 코어 영역(400b)은 저농도 도핑 영역(410, 430) 및 고농도 도핑 영역(450)을 포함할 수 있다. 저농도 도핑 영역(410, 430)은 제1 저농도 도핑 영역(410) 및 제2 저농도 도핑 영역(430)을 포함할 수 있고, 고농도 도핑 영역(450)은 제1 고농도 도핑 영역(451) 및 제2 고농도 도핑 영역(453)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9, the
예를 들어, 제1 저농도 도핑 영역(410)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있고, 제1 저농도 도핑 영역(410)은 저농도 엔-타입 도핑 영역(LNR)일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(430)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있고, 제2 저농도 도핑 영역(430)은 저농도 피-타입 도핑 영역(LPR)일 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있고, 제1 고농도 도핑 영역(451)은 고농도 엔-타입 도핑 영역(HNR)일 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있고, 제2 고농도 도핑 영역(453)은 고농도 피-타입 도핑 영역(HPR)일 수 있다.For example, the first low
예를 들어 제2 방향(D2)을 기준으로 코어 영역(400b)의 가장 우측은 제2 저농도 도핑 영역(430)일 수 있다. 제2 저농도 도핑 영역(430)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제2 저농도 도핑 영역(430)의 좌측에 배치될 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제2 저농도 도핑 영역(430)과 접할 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 제2 고농도 도핑 영역(453)의 좌측에 배치될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 제2 고농도 도핑 영역(453)과 접할 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)은 제1 고농도 도핑 영역(451)의 좌측에 배치될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)은 제1 고농도 도핑 영역(451)과 접할 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. For example, the rightmost side of the
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(410)의 불순물 농도는 고농도 도핑 영역(450)의 불순물 농도 보다 낮을 수 있다. 고농도 도핑 영역(450)의 불순물 농도가 높으면 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 캐리어의 밀도가 높을 수 있다. 캐리어의 밀도가 높으면 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(410)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제1 고농도 도핑 영역(451)은 제1 저농도 도핑 영역(410)보다 엔-타입 불순물(NTD)이 많을 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(451)에 엔-타입 불순물(NTD)이 많으면 제1 고농도 도핑 영역(451)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다. 예를 들어 제2 저농도 도핑 영역(430)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제2 고농도 도핑 영역(453)은 제2 저농도 도핑 영역(430)보다 피-타입 불순물(PTD)이 많을 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(453)에 피-타입 불순물(PTD)이 많으면 제2 고농도 도핑 영역(453)을 통한 광 신호의 전달을 막을 수 있다.In an exemplary embodiment, the impurity concentration of the first low concentration doped
제1 저농도 도핑 영역(410)과 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면, 역 바이어스 전압(RBV)에 기초하여 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭이 조절될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(410)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(430)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(430)에 인가되는 전압보다 높을 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410) 및 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 인가되는 역 바이어스 전압(RBV)에 의하여 고농도 도핑 영역(450)에 공핍 영역(DR)이 형성될 수 있다. 바이어스 전압을 인가하면 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역(DR)의 폭이 조절되면, 공핍 영역(DR)을 통하여 전달되는 광 신호를 조절할 수 있다.When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(410)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우, 제1 고농도 도핑 영역(451)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 제2 저농도 도핑 영역(430)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제2 고농도 도핑 영역(453)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다.In an exemplary embodiment, when the first low
도 10은 도 7의 전광 변환기에 접지 전압이 인가되는 경우를 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 도 7의 전광 변환기에 역 바이어스 전압(RBV)이 인가되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a view for explaining a case in which a ground voltage is applied to the all-optical converter of FIG. 7, and FIG. 11 is a view for explaining a case in which a reverse bias voltage (RBV) is applied to the all-optical converter of FIG. 7.
도 10 및 도 11을 참조하면, 전광 변환기(15)는 반도체 기판(100), 코어 영역(400) 및 슬랩 영역(510, 530)을 포함한다. 코어 영역(400)은 제1 저농도 도핑 영역(410), 제2 저농도 도핑 영역(430) 및 고농도 도핑 영역(450)을 포함한다. 고농도 도핑 영역(450)은 제1 고농도 도핑 영역(451) 및 제2 고농도 도핑 영역(453)을 포함한다.10 and 11, the all-
예시적인 실시예에 있어서, 제1 저농도 도핑 영역(410)과 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 동작 전압을 인가할 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)과 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면, 역 바이어스 전압(RBV)에 기초하여 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 공핍 영역(452)의 폭(DW)이 조절될 수 있다. In an exemplary embodiment, an operating voltage may be applied between the first low concentration doped
예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(410)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(430)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(430)에 인가되는 전압보다 높을 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(410) 및 제2 저농도 도핑 영역(430) 사이에 인가되는 역 바이어스 전압(RBV)에 의하여 고농도 도핑 영역(450)에 공핍 영역(452)이 형성될 수 있다. 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역(450)에 포함되는 공핍 영역(452)의 폭(DW)을 조절할 수 있다. 공핍 영역(452)의 폭(DW)이 조절되면, 공핍 영역(452)을 통하여 전달되는 광 신호를 조절할 수 있다.For example, when the first low concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 동작 전압이 역 바이어스 전압(RBV)인 경우, 역 바이어스 전압(RBV)이 증가함에 따라 공핍 영역(452)의 폭(DW)은 증가할 수 있다. In an exemplary embodiment, when the operating voltage is the reverse bias voltage RBV, the width DW of the
도 12는 본 발명의 실시예들에 따른 광전송 변환 장치를 나타내는 블록도이다.12 is a block diagram showing an optical transmission conversion apparatus according to embodiments of the present invention.
도 1 및 도 12를 참조하면, 광전송 변환 장치(25)는 전광 변환기(10)를 포함한다. 전광 변환기(10)는 반도체 기판(100), 코어 영역(300) 및 슬랩 영역(510, 530)을 포함한다. 코어 영역(300)은 제1 저농도 도핑 영역(310), 제2 저농도 도핑 영역(330) 및 고농도 도핑 영역(350)을 포함한다. 코어 영역(300)은 반도체 기판(100) 상에 배치된다. 고농도 도핑 영역(350)은 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치된다. 고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함한다. Referring to FIGS. 1 and 12, the optical
제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330)은 서로 다른 타입의 불순물로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 저농도 도핑 영역(310)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다.The first low
예시적인 실시예에 있어서, 고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함할 수 있다. 제1고농도 도핑 영역(351)은 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치되고 제1 저농도 도핑 영역(310)과 접할 수 있다. 제2 고농도 도핑 영역(353)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치되고 제2 저농도 도핑 영역(330)과 접할 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)은 서로 접할 수 있다. In an exemplary embodiment, the high concentration doped
고농도 도핑 영역(350)은 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)을 포함한다. 제1 고농도 도핑 영역(351) 및 제2 고농도 도핑 영역(353)은 서로 다른 타입의 불순물로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 고농도 도핑 영역(351)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 고농도 도핑 영역(351)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 제1 고농도 도핑 영역(351)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되는 경우, 제2 고농도 도핑 영역(353)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다.The high concentration doped
예시적인 실시예에 있어서, 코어 영역(400)은 제 1 방향으로 배치되고 제2 저농도 도핑 영역(330)이 반도체 기판(100)과 접할 수 있다.In an exemplary embodiment, the
제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 역 바이어스 전압(reverse bias voltage, RBV)을 인가하면, 역 바이어스 전압(RBV)에 기초하여 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(452)의 폭(DW)이 조절될 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제1 저농도 도핑 영역(310)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(330)에 인가되는 전압보다 낮을 수 있다. 예를 들어 제1 저농도 도핑 영역(310)이 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑되면, 제2 저농도 도핑 영역(330)은 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 이 경우, 제1 저농도 도핑 영역(310)에 인가되는 전압은 제2 저농도 도핑 영역(330)에 인가되는 전압보다 높을 수 있다.When a reverse bias voltage (RBV) is applied between the first low
슬랩 영역들(510, 530)은 코어 영역(400)에 접하고 반도체 기판(100) 상에 배치된다. 슬랩 영역들(510, 530)은 제1 슬랩 영역(510) 및 제2 슬랩 영역(530)을 포함할 수 있다. 제1 슬랩 영역(510) 및 제2 슬랩 영역(530)은 서로 다른 타입의 불순물로 도핑될 수 있다. 예를 들어 제1 슬랩 영역(510)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑될 수 있다. 제1 슬랩 영역(510)이 피-타입 불순물(PTD)로 도핑되는 경우, 제2 슬랩 영역(530)은 엔-타입 불순물(NTD)로 도핑될 수 있다. The
전광 변환기(10)는 제1 저농도 도핑 영역(310), 제2 저농도 도핑 영역(330) 및 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치되는 고농도 도핑 영역(350)을 포함한다. 제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(452)의 폭(DW)을 조절할 수 있다. 공핍 영역(452)의 폭(DW)이 조절되면, 공핍 영역(452)을 통하여 전달되는 광신호를 조절할 수 있다. 본 발명에 따른 전광 변환기(10)는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.The all-
도 13은 도 12의 광전송 변환 장치를 포함하는 메모리 시스템을 나타내는 블록도이다.13 is a block diagram illustrating a memory system including the optical transmission converter of FIG. 12.
도 12 및 도 13을 참조하면, 메모리 시스템(20)은 메모리 컨트롤러(400) 및 적어도 하나의 메모리 장치(600)를 포함한다. 예를 들어 메모리 컨트롤러(400) 및 메모리 장치(600)는 마더 보드(MB)에 장착될 수 있다. 메모리 장치(600)는 메모리 모듈의 형태로 구현될 수 있으며 각각의 메모리 모듈(MM)은 소켓에 장착될 수 있다. 메모리 컨트롤러(400)와 메모리 장치(600)는 광 채널을 통해서 연결될 수 있다. 메모리 컨트롤러(400)는 전광 변환 장치(410)를 포함할 수 있고, 메모리 장치(600)는 광전송 변환 장치(25)를 포함할 수 있다. 광전송 변환 장치(25)는 전광 변환기(10)를 포함할 수 있다. 메모리 컨트롤러(400)로부터 전송되는 수신 광 신호(RX_OS)는 광 채널을 통해서 전송될 수 있다. 수신 광 신호(RX_OS)는 복수의 파장 광들을 이용하여 각각 모듈레이션된 광 신호들을 포함할 수 있다. 복수의 파장 광들은 레이져일 수 있다. 12 and 13, the
전광 변환기(10)는 메모리 컨트롤러(400)로 전송되는 송신 전기 신호(TX_ES)에 기초하여 송신 전기 신호(TX_ES)를 송신 광 신호로 변환한다. 송신 광 신호(TX_OS)는 광 채널을 통해서 메모리 컨트롤러(400)로 전송될 수 있다. 전광 변환기(10)는 제1 저농도 도핑 영역(310), 제2 저농도 도핑 영역(330) 및 제1 저농도 도핑 영역(310) 및 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 배치되는 고농도 도핑 영역(350)을 포함한다. 제1 저농도 도핑 영역(310)과 제2 저농도 도핑 영역(330) 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역(350)에 포함되는 공핍 영역(DR)의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역(DR)의 폭이 조절되면, 공핍 영역(DR)을 통하여 전달되는 광신호를 조절할 수 있다. 본 발명에 따른 전광 변환기(10)는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.The all-
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 광전송 변환 장치를 모바일 장치에 응용한 예를 나타내는 블록도이다.14 is a block diagram illustrating an example in which an optical transmission conversion device according to embodiments of the present invention is applied to a mobile device.
도 14를 참조하면, 모바일 장치(700)은 프로세서(710), 메모리 장치(720), 저장 장치(730), 이미지 센서(760), 디스플레이 디바이스(740) 및 파워 서플라이(750)를 포함할 수 있다. 모바일 장치(700)은 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 전자 기기들과 통신할 수 있는 포트(port)들을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14, the
프로세서(710)는 특정 계산들 또는 태스크(task)들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(710)는 마이크로프로세서(micro-processor), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)일 수 있다. 프로세서(710)는 어드레스 버스(address bus), 제어 버스(control bus) 및 데이터 버스(data bus)를 통하여 메모리 장치(720), 저장 장치(730) 및 디스플레이 장치(740)와 통신을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(710)는 주변 구성요소 상호연결(Peripheral Component Interconnect; PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다. 메모리 장치(720)는 모바일 장치(700)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(720)는 디램(DRAM), 모바일 디램, 에스램(SRAM), 피램(PRAM), 에프램(FRAM), 알램(RRAM) 및/또는 엠램(MRAM)을 포함하여 구현될 수 있다. 저장 장치(730)는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive), 씨디롬(CD-ROM) 등을 포함할 수 있다. 모바일 장치(700)은 키보드, 키패드, 마우스 등과 같은 입력 수단 및 프린터 등과 같은 출력 수단을 더 포함할 수 있다. 파워 서플라이(750)는 모바일 장치(700)의 동작에 필요한 동작 전압을 공급할 수 있다.The
이미지 센서(760)는 상기 버스들 또는 다른 통신 링크를 통해서 프로세서(710)와 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 이미지 센서(900)는 프로세서(710)와 함께 하나의 칩에 집적될 수도 있고, 서로 다른 칩에 각각 집적될 수도 있다.The
모바일 장치(700)의 구성 요소들은 다양한 형태들의 패키지로 구현될 수 있다. 예를 들어, 모바일 장치(700)의 적어도 일부의 구성들은 PoP(Package on Package), Ball grid arrays(BGAs), Chip scale packages(CSPs), Plastic Leaded Chip Carrier(PLCC), Plastic Dual In-Line Package(PDIP), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, Chip On Board(COB), Ceramic Dual In-Line Package(CERDIP), Plastic Metric Quad Flat Pack(MQFP), Thin Quad Flatpack(TQFP), Small Outline(SOIC), Shrink Small Outline Package(SSOP), Thin Small Outline(TSOP), Thin Quad Flatpack(TQFP), System In Package(SIP), Multi Chip Package(MCP), Wafer-level Fabricated Package(WFP), Wafer-Level Processed Stack Package(WSP) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.The components of the
한편, 모바일 장치(700)은 본원발명의 실시예들에 따른 메모리 시스템을 이용하는 모든 컴퓨팅 시스템으로 해석되어야 할 것이다. 예를 들어, 모바일 장치(700)은 디지털 카메라, 이동 전화기, 피디에이(Personal Digital Assistants; PDA), 피엠피(Portable Multimedia Player; PMP), 스마트폰 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, the
메모리 시스템은 전광 변환기를 포함할 수 있다. 전광 변환기에 포함되는 제1 저농도 도핑 영역과 제2 저농도 도핑 영역 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역에 포함되는 공핍 영역의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역의 폭이 조절되면, 공핍 영역을 통하여 전달되는 광신호를 조절할 수 있다. 상기 광신호는 광 채널(OC)을 통해서 전달될 수 있다. 본 발명에 따른 전광 변환기는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.The memory system can include an all-optical converter. When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region included in the all-optical converter, the width of the depletion region included in the high concentration doped region can be adjusted. When the width of the depletion region is adjusted, an optical signal transmitted through the depletion region can be adjusted. The optical signal may be transmitted through an optical channel (OC). The all-optical converter according to the present invention can increase the operating speed of the system and reduce power consumption.
도 15는 본 발명의 실시예들에 따른 메모리 시스템을 컴퓨팅 시스템에 응용한 예를 나타내는 블록도이다.15 is a block diagram illustrating an example of applying a memory system to a computing system according to embodiments of the present invention.
도 15를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(800)은 프로세서(810), 입출력 허브(820), 입출력 컨트롤러 허브(830), 적어도 하나의 메모리 모듈(840) 및 그래픽 카드(850)를 포함한다. 실시예에 따라, 컴퓨팅 시스템(800)은 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 서버 컴퓨터(Server Computer), 워크스테이션(Workstation), 노트북(Laptop), 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 디지털 TV(Digital Television), 셋-탑 박스(Set-Top Box), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(portable game console), 네비게이션(Navigation) 시스템 등과 같은 임의의 컴퓨팅 시스템일 수 있다.Referring to FIG. 15, the
프로세서(810)는 특정 계산들 또는 태스크들과 같은 다양한 컴퓨팅 기능들을 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(810)는 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)일 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(810)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들(Multi-Core)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1510)는 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다. 또한, 도 18에는 하나의 프로세서(810)를 포함하는 컴퓨팅 시스템(800)이 도시되어 있으나, 실시예에 따라, 컴퓨팅 시스템(800)은 복수의 프로세서들을 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 프로세서(810)는 내부 또는 외부에 위치한 캐시 메모리(Cache Memory)를 더 포함할 수 있다.The
프로세서(810)는 메모리 모듈(840)의 동작을 제어하는 메모리 컨트롤러(811)를 포함할 수 있다. 프로세서(810)에 포함된 메모리 컨트롤러(811)는 집적 메모리 컨트롤러(Integrated Memory Controller; IMC)라 불릴 수 있다. 메모리 컨트롤러(811)와 메모리 모듈(840) 사이의 메모리 인터페이스는 복수의 신호선들을 포함하는 하나의 채널로 구현되거나, 복수의 채널들로 구현될 수 있다. 또한, 각 채널에는 하나 이상의 메모리 모듈(840)이 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 메모리 컨트롤러(811)는 입출력 허브(820) 내에 위치할 수 있다. 메모리 컨트롤러(811)를 포함하는 입출력 허브(820)는 메모리 컨트롤러 허브(Memory Controller Hub; MCH)라 불릴 수 있다.The
입출력 허브(820)는 그래픽 카드(850)와 같은 장치들과 프로세서(810) 사이의 데이터 전송을 관리할 수 있다. 입출력 허브(820)는 다양한 방식의 인터페이스를 통하여 프로세서(810)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 입출력 허브(820)와 프로세서(810)는, 프론트 사이드 버스(Front Side Bus; FSB), 시스템 버스(System Bus), 하이퍼트랜스포트(HyperTransport), 라이트닝 데이터 트랜스포트(Lightning Data Transport; LDT), 퀵패스 인터커넥트(QuickPath Interconnect; QPI), 공통 시스템 인터페이스(Common System Interface; CSI) 등의 다양한 표준의 인터페이스로 연결될 수 있다. The input /
입출력 허브(820)는 장치들과의 다양한 인터페이스들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 입출력 허브(820)는 가속 그래픽 포트(Accelerated Graphics Port; AGP) 인터페이스, 주변 구성요소 인터페이스-익스프레스(Peripheral Component Interface-Express; PCIe), 통신 스트리밍 구조(Communications Streaming Architecture; CSA) 인터페이스 등을 제공할 수 있다.The input /
그래픽 카드(850)는 AGP 또는 PCIe를 통하여 입출력 허브(820)와 연결될 수 있다. 그래픽 카드(850)는 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치(미도시)를 제어할 수 있다. 그래픽 카드(850)는 이미지 데이터 처리를 위한 내부 프로세서 및 내부 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 입출력 허브(820)는, 입출력 허브(820)의 외부에 위치한 그래픽 카드(850)와 함께, 또는 그래픽 카드(850) 대신에 입출력 허브(820)의 내부에 그래픽 장치를 포함할 수 있다. 입출력 허브(820)에 포함된 그래픽 장치는 집적 그래픽(Integrated Graphics)이라 불릴 수 있다. 또한, 메모리 컨트롤러 및 그래픽 장치를 포함하는 입출력 허브(820)는 그래픽 및 메모리 컨트롤러 허브(Graphics and Memory Controller Hub; GMCH)라 불릴 수 있다.The
입출력 컨트롤러 허브(830)는 다양한 시스템 인터페이스들이 효율적으로 동작하도록 데이터 버퍼링 및 인터페이스 중재를 수행할 수 있다. 입출력 컨트롤러 허브(830)는 내부 버스를 통하여 입출력 허브(820)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 입출력 허브(820)와 입출력 컨트롤러 허브(830)는 다이렉트 미디어 인터페이스(Direct Media Interface; DMI), 허브 인터페이스, 엔터프라이즈 사우스브릿지 인터페이스(Enterprise Southbridge Interface; ESI), PCIe 등을 통하여 연결될 수 있다.The I /
입출력 컨트롤러 허브(830)는 주변 장치들과의 다양한 인터페이스들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 입출력 컨트롤러 허브(830)는 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus; USB) 포트, 직렬 ATA(Serial Advanced Technology Attachment; SATA) 포트, 범용 입출력(General Purpose Input/Output; GPIO), 로우 핀 카운트(Low Pin Count; LPC) 버스, 직렬 주변 인터페이스(Serial Peripheral Interface; SPI), PCI, PCIe 등을 제공할 수 있다.The input /
실시예에 따라, 프로세서(810), 입출력 허브(820) 및 입출력 컨트롤러 허브(830)는 각각 분리된 칩셋들 또는 집적 회로들로 구현되거나, 프로세서(810), 입출력 허브(820) 또는 입출력 컨트롤러 허브(830) 중 2 이상의 구성요소들이 하나의 칩셋으로 구현될 수 있다. Depending on the embodiment, the
메모리 시스템은 전광 변환기를 포함할 수 있다. 전광 변환기에 포함되는 제1 저농도 도핑 영역과 제2 저농도 도핑 영역 사이에 역 바이어스 전압(RBV)을 인가하면 고농도 도핑 영역에 포함되는 공핍 영역의 폭을 조절할 수 있다. 공핍 영역의 폭이 조절되면, 공핍 영역을 통하여 전달되는 광신호를 조절할 수 있다. 상기 광신호는 광 채널(OC)을 통해서 전달될 수 있다. 본 발명에 따른 전광 변환기는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있다.The memory system can include an all-optical converter. When a reverse bias voltage RBV is applied between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region included in the all-optical converter, the width of the depletion region included in the high concentration doped region can be adjusted. When the width of the depletion region is adjusted, an optical signal transmitted through the depletion region can be adjusted. The optical signal may be transmitted through an optical channel (OC). The all-optical converter according to the present invention can increase the operating speed of the system and reduce power consumption.
본 발명의 실시예들에 따른 전광 변환기 및 이를 포함하는 광전송 변환 장치는 시스템의 동작 속도를 증가시키고 전력 소모를 감소시킬 수 있어 다양한 반도체 장치에 적용될 수 있다.The all-optical converter according to embodiments of the present invention and the optical transmission conversion device including the same can increase the operating speed of the system and reduce power consumption, and thus can be applied to various semiconductor devices.
상기에서는 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to preferred embodiments, but those skilled in the art may variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.
Claims (10)
상기 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 저농도 도핑 영역, 제2 저농도 도핑 영역 및 상기 제1 저농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 배치되는 고농도 도핑 영역을 포함하는 코어 영역; 및
상기 코어 영역에 접하고 상기 반도체 기판 상에 배치되는 슬랩 영역들을 포함하고,
상기 고농도 도핑 영역은,
상기 제1 저농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 상기 제1 저농도 도핑 영역과 접하도록 배치되고, 상기 제1 저농도 도핑 영역과 동일한 불순물 타입을 가지는 제1 고농도 도핑 영역; 및
상기 제1 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 상기 제2 저농도 도핑 영역과 접하도록 배치되고, 상기 제2 저농도 도핑 영역과 동일한 불순물 타입을 가지며, 상기 제1 고농도 도핑 영역과 다른 불순물 타입을 가지는 제2 고농도 도핑 영역을 포함하고,
상기 제1 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 고농도 도핑 영역은 서로 접하고,
상기 코어 영역은 광 신호들에 대해서 웨이브가이드(waveguide)로서 동작하며,
상기 제1 저농도 도핑 영역과 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 동작 전압이 인가되는 경우에, 상기 고농도 도핑 영역 내의 상기 제1 고농도 도핑 영역과 상기 제2 고농도 도핑 영역이 접하는 부분에 1개의 공핍 영역이 형성되고,
상기 동작 전압에 기초하여 상기 공핍 영역의 폭을 조절하며,
상기 동작 전압이 접지 전압인 경우에, 상기 공핍 영역의 폭은 상기 고농도 도핑 영역의 폭보다 작고,
상기 동작 전압이 역 바이어스 전압인 경우에, 상기 역 바이어스 전압이 증가함에 따라 상기 공핍 영역의 폭은 증가하는 전광 변환기. Semiconductor substrates;
A core region disposed on the semiconductor substrate and including a first low concentration doped region, a second low concentration doped region, and a high concentration doped region disposed between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region; And
The slab regions are disposed on the semiconductor substrate in contact with the core region,
The high concentration doping region,
A first high concentration doping region disposed between the first low concentration doping region and the second low concentration doping region to contact the first low concentration doping region, and having the same impurity type as the first low concentration doping region; And
Arranged between the first high concentration doping region and the second low concentration doping region to be in contact with the second low concentration doping region, and having the same impurity type as the second low concentration doping region, and an impurity type different from the first high concentration doping region. A second high concentration doped region having a
The first high concentration doped region and the second high concentration doped region are in contact with each other,
The core region acts as a waveguide for optical signals,
When an operating voltage is applied between the first low-concentration doping region and the second low-concentration doping region, a depletion region is formed at a portion of the high-concentration doping region that is in contact with the first high-concentration doping region Is formed,
The width of the depletion region is adjusted based on the operating voltage,
When the operating voltage is a ground voltage, the width of the depletion region is smaller than the width of the high concentration doped region,
When the operating voltage is a reverse bias voltage, the width of the depletion region increases as the reverse bias voltage increases.
상기 코어 영역에 포함되는 상기 제1 저농도 도핑 영역, 상기 제1 고농도 도핑 영역, 상기 제2 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역은 제 1 방향으로 배치되고 상기 제2 저농도 도핑 영역이 상기 반도체 기판과 접하는 것을 특징으로 하는 전광 변환기. According to claim 1,
The first low concentration doping region, the first high concentration doping region, the second high concentration doping region, and the second low concentration doping region included in the core region are disposed in a first direction and the second low concentration doping region is the semiconductor substrate. All-optical converter characterized in that the contact.
상기 제1 저농도 도핑 영역의 불순물 농도는 상기 제1 고농도 도핑 영역의 불순물 농도 보다 낮고,
상기 제2 저농도 도핑 영역의 불순물 농도는 상기 제2 고농도 도핑 영역의 불순물 농도 보다 낮고,
상기 제1 저농도 도핑 영역은 피-타입 불순물로 도핑되고,
상기 제1 고농도 도핑 영역은 상기 피-타입 불순물로 도핑되고,
상기 제2 저농도 도핑 영역은 엔-타입 불순물로 도핑되고,
상기 제2 고농도 도핑 영역은 상기 엔-타입 불순물로 도핑되는 것을 특징으로 하는 전광 변환기.According to claim 3,
The impurity concentration in the first low concentration doped region is lower than the impurity concentration in the first high concentration doped region,
The impurity concentration of the second low concentration doped region is lower than the impurity concentration of the second high concentration doped region,
The first low concentration doped region is doped with a blood-type impurity,
The first high concentration doped region is doped with the blood-type impurity,
The second low concentration doped region is doped with an n-type impurity,
The second high concentration doped region is an all-optical converter, characterized in that doped with the N-type impurities.
상기 제1 저농도 도핑 영역의 불순물 농도 및 상기 제2 저농도 도핑 영역의 불순물 농도는 상기 고농도 도핑 영역의 불순물 농도 보다 낮고,
상기 제1 저농도 도핑 영역은 엔-타입 불순물로 도핑되고,
상기 제1 고농도 도핑 영역은 상기 엔-타입 불순물로 도핑되고,
상기 제2 저농도 도핑 영역은 피-타입 불순물로 도핑되고,
상기 제2 고농도 도핑 영역은 상기 피-타입 불순물로 도핑되는 것을 특징으로 하는 전광 변환기.According to claim 3,
The impurity concentration of the first low concentration doped region and the impurity concentration of the second low concentration doped region are lower than the impurity concentration of the high concentration doped region,
The first low concentration doping region is doped with an n-type impurity,
The first high concentration doped region is doped with the N-type impurity,
The second low concentration doped region is doped with a blood-type impurity,
And wherein the second high concentration doped region is doped with the blood-type impurity.
상기 코어 영역의 폭은 상기 슬랩 영역의 폭보다 크고,
상기 전광 변환기에 포함되는 반도체 막은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨-비소(GaAs) 및 이들의 조합 중 선택된 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는 전광 변환기.According to claim 1,
The width of the core region is greater than the width of the slab region,
The semiconductor film included in the all-optical converter is a silicon (Si), germanium (Ge), gallium-arsenide (GaAs), and an all-optical converter, characterized in that implemented in one selected from a combination thereof.
상기 코어 영역에 포함되는 상기 제1 저농도 도핑 영역, 상기 제1 고농도 도핑 영역, 상기 제2 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역은 제 1 방향과 수직하는 제2 방향으로 배치되고,
상기 공핍 영역의 폭이 변동함에 따라 상기 코어 영역의 광 손실이 변동하고,
상기 코어 영역의 상기 광 손실이 변동함에 따라 송신 광 신호의 세기가 조절되는 것을 특징으로 하는 전광 변환기.According to claim 1,
The first low concentration doping region, the first high concentration doping region, the second high concentration doping region, and the second low concentration doping region included in the core region are disposed in a second direction perpendicular to the first direction,
As the width of the depletion region fluctuates, light loss in the core region fluctuates,
All-optical converter, characterized in that the intensity of the transmitted optical signal is adjusted as the light loss of the core region fluctuates.
상기 전광 변환기는,
반도체 기판;
상기 반도체 기판 상에 배치되고, 제1 저농도 도핑 영역, 제2 저농도 도핑 영역 및 상기 제1 저농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 배치되는 고농도 도핑 영역을 포함하는 코어 영역;
상기 코어 영역에 접하고 상기 반도체 기판 상에 배치되는 슬랩 영역들을 포함하고,
상기 고농도 도핑 영역은,
상기 제1 저농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 상기 제1 저농도 도핑 영역과 접하도록 배치되고, 상기 제1 저농도 도핑 영역과 동일한 불순물 타입을 가지는 제1고농도 도핑 영역; 및
상기 제1 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 상기 제2 저농도 도핑 영역과 접하도록 배치되고, 상기 제2 저농도 도핑 영역과 동일한 불순물 타입을 가지며, 상기 제1 고농도 도핑 영역과 다른 불순물 타입을 가지는 제2 고농도 도핑 영역을 포함하고,
상기 제1 고농도 도핑 영역 및 상기 제2 고농도 도핑 영역은 서로 접하고,
상기 코어 영역은 광 신호들에 대해서 웨이브가이드(waveguide)로서 동작하며,
상기 제1 저농도 도핑 영역과 상기 제2 저농도 도핑 영역 사이에 동작 전압이 인가되는 경우에, 상기 고농도 도핑 영역 내의 상기 제1 고농도 도핑 영역과 상기 제2 고농도 도핑 영역이 접하는 부분에 1개의 공핍 영역이 형성되고,
상기 동작 전압에 기초하여 상기 공핍 영역의 폭을 조절하며,
상기 동작 전압이 접지 전압인 경우에, 상기 공핍 영역의 폭은 상기 고농도 도핑 영역의 폭보다 작고,
상기 동작 전압이 역 바이어스 전압인 경우에, 상기 역 바이어스 전압이 증가함에 따라 상기 공핍 영역의 폭은 증가하는 것을 특징으로 하는 광전송 변환 장치.And an all-optical converter that converts the transmitted electrical signal to a transmitted optical signal based on the transmitted electrical signal,
The all-optical converter,
Semiconductor substrates;
A core region disposed on the semiconductor substrate and including a first low concentration doped region, a second low concentration doped region, and a high concentration doped region disposed between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region;
The slab regions are disposed on the semiconductor substrate in contact with the core region,
The high concentration doping region,
A first high concentration doped region disposed between the first low concentration doped region and the second low concentration doped region to contact the first low concentration doped region and having the same impurity type as the first low concentration doped region; And
Arranged between the first high concentration doping region and the second low concentration doping region to be in contact with the second low concentration doping region, and having the same impurity type as the second low concentration doping region, and an impurity type different from the first high concentration doping region. A second high concentration doped region having a
The first high concentration doped region and the second high concentration doped region are in contact with each other,
The core region acts as a waveguide for optical signals,
When an operating voltage is applied between the first low-concentration doping region and the second low-concentration doping region, a depletion region is formed at a portion of the high-concentration doping region that is in contact with the first high-concentration doping region Is formed,
The width of the depletion region is adjusted based on the operating voltage,
When the operating voltage is a ground voltage, the width of the depletion region is smaller than the width of the high concentration doped region,
And when the operating voltage is a reverse bias voltage, the width of the depletion region increases as the reverse bias voltage increases.
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110206313A1 (en) | 2010-02-19 | 2011-08-25 | Po Dong | Reducing optical loss in an optical modulator using depletion region |
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