KR20100066842A - 흡수 광변조기 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡수 광변조기에 관한 것이다. 본 발명의 흡수 광변조기는, 기판, 상기 기판 위에 형성된 절연층, 및 상기 절연층 위에 형성된 P-I-N 다이오드 구조의 도파로를 포함하되, 상기 도파로에 입력된 빛의 변조 동작시 상기 P-I-N 다이오드의 진성 영역의 흡수율이 변화되는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명의 흡수 광변조기는 P-I-N 다이오드의 단면적을 크게 줄여 고속, 저전력소모, 소형의 특징을 얻을 수 있게 된다.
손실, 광변조기, 흡수율, 프리-엠퍼시스

Description

흡수 광변조기 및 그것의 제조 방법{OPTICAL LOSS MODULATOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 흡수 광변조기 및 그것의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2006-S-004-03, 과제명 : 실리콘 기반 초고속 광인터커넥션 IC].
광변조기는 일반적으로, 예를 들어, 외부의 전기적, 자기적, 기계적, 음향적 및 광학적 수단을 사용하여 정보를 전달하는 광신호의 강도, 위상, 편광상태, 파장/주파수, 진행방향 등을 변경(변조)시키는 소자이다. 이 소자 중에, 전기적 수단을 사용하여 광신호의 강도 또는 위상을 변조시키는 소자가 동작속도(동작 대역폭) 및 제어성(controllability)의 관점에서 종래에 광범위하게 사용되었다.
광강도를 변조시키는 장치의 대표적인 예로는, 전기장 인가에 의해 야기된 소자 재료의 굴절률 변화와 이에 수반된 광신호의 위상변화를 마하젠더(Mach-Zehnder) 간섭계의 간섭효과를 이용한 강도 변화로 치환하는 마하젠더 변조기, 및 소자에 전기장을 인가하여 재료의 광흡수 계수를 제어함으로써 소자를 구성하는 재 료에 전파되는 광의 강도를 변조하는(광을 투과하거나 흡수하는) 흡수 광변조기(absorption modulator) 등 이다.
그런데 마하젠더 변조기는 온도 의존성, 파장 의존성이 적은 장점을 가진 반면에 광손실이 비교적 크고, 수율이 좋지 않다. 한편, 흡수 광변조기는 광손실기 적은 반면에 전류 소비가 많고, 속도가 느리다.
본 발명의 목적은 특성이 향상된 고속, 저전력, 소형, 저손실, 고수율의 흡수 광변조기 및 그것의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 흡수 광변조기는, 기판, 상기 기판 위에 형성된 절연층, 및 상기 절연층 위에 형성된 P-I-N 다이오드 구조의 도파로를 포함하되, 상기 도파로에 입력된 빛의 변조 동작시 상기 P-I-N 다이오드의 진성 영역의 흡수율이 변화되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 P-I-N 다이오드는 상기 절연층 상의 상기 진성 영역, 상기 진성 영역양단에 P형 영역 및 N형 영역을 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 P-I-N 다이오드는 상기 절연층 상의 상기 진성 영역, 상기 진성 영역양단에 P형 영역, 및 상기 진성 영역의 상단에 N형 영역을 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 P-I-N 다이오드는 상기 절연층 상의 상기 진성 영역, 상기 진성 영역양단에 N형 영역, 및 상기 진성 영역의 상단에 P형 영역을 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 도파로에 입력된 빛의 변조 동작시 상기 P-I-N 다이오드에 입력되는 전압 혹은 전류가 프리-엠퍼시스되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 도파로는 포토닉 결정 도파로이며, 빛의 진행 속도 를 느리게 함으로써 상기 진성 영역의 흡수율을 높이는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 도파로는 외부의 도파로와 연결하기 위한 수직형 그래이팅 커플러를 결합하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 절연층은 산화막으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 흡수 광변조기는 다른 소자들과 하나의 기판 위에 집적되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 도파로는 단일 모드 동작을 위해서 리브 도파로인 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 리브 도파로는, 반도체층이 식각되고 남은 돌출부; 및 상기 돌출부 양단에 형성된 슬레이브들을 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 P-I-N 다이오드의 상기 진성 영역의 단면적은 2㎛2 이하로 제작되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 흡수 광변조기의 제작 방법은, 기판, 상기 기판 위에 형성된 절연층, 상기 절연층 위에 형성된 반도체층으로 구성된 웨이퍼에 리브 도파로를 구성하는 단계, 상기 구성된 리브 도파로에서 식각되고 남은 반도체층에 불순물 도핑을 수행하는 단계, 및 상기 리브 도파로의 흡수율을 변화시키는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 불순물 도핑을 수행하는 단계는, 상기 식각되고 남 은 반도체층 돌출부의 한 쪽 슬레이브에 P형 도핑을 수행하고, 상기 식각되고 남은 반도체층의 돌출부의 다른 쪽 슬레이브에 N형 도핑을 수행하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 불순물 도핑을 수행하는 단계는, 상기 식각되고 남은 반도체층 돌출부의 양 쪽 슬레이브에 P형 도핑을 수행하고, 상기 돌출부의 상단에 N형 도핑을 수행하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 불순물 도핑을 수행하는 단계는, 상기 식각되고 남은 반도체층 돌출부의 양 쪽 슬레이브에 N형 도핑을 수행하고, 상기 돌출부의 상단에 P형 도핑을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 진성영역의 흡수율을 변화시시킴으로써 작은 단면적의 흡수 광변조기를 구현가능하게 한다. 이로써, 본 발명의 흡수 광변조기는 고속, 저전력, 극소형, 저손실, 고수율의 파장선택성이 없는 광전소자를 실현할 수 있게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 흡수 광변조기는 입력된 빛의 변조시 진성 영역의 흡수율이 가변되도록 구현된다. 이로써, 본 발명의 흡수 광변조기는 크기가 작으면서 좋은 변조 특성을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 흡수 광변조기를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 흡수 광변조기(10)는 기판(11), 기판(11) 위에 형성된 절연층(12), 절연층(12) 위에 P형 도핑 영역(13), N형 도핑 영역(14), 및 진성 영역(15)으로 이루어진 도파로(16)를 포함할 것이다. 본 발명의 흡수 광변조기(10)는 다이오드(P-I-N)의 진성 영역의 흡수율이 변화되도록 구현될 것이다. 이러한 진성 영역의 흡수율을 변화시키기 위해서, 진성 영역(15)에 전하가 주입되거나 혹은 전압/전류 인가시 과도 영역에서 임펄스가 인가되는 등 다양하게 구현될 수 있다. 아래에서는 과도 영역에 임펄스가 인가되는 것은 프리-엠퍼시스(pre-emphasis)라고 하겠다.
기판(11)은 실리콘 벌크 기판일 수 있다. 절연층(12)은 기판(11) 위에 형성된 산화막으로 구현될 수 있다.
도파로(16)는 진성의 반도체층이 식각되어 리브(rib) 도파로로 구현될 것이다. 여기서 리브 도파로는 단일 모두로 동작하기 위한 도파로이고, 중앙의 돌출부, 및 양단에 중앙의 도출부보다 낮은 상부면을 갖는 슬레이브들을 포함할 것이다. 리브 도파로의 양단 슬레이브들에 각각 P형 도핑 혹은 N형 도핑을 수행하여 구현될 것이다. 이로써, 도 1에 도시된 바와 같이 횡방향으로 P-I-N 다이오드 구조가 구현될 것이다. 여기서 횡방향은 입력되는 빛의 방향에 수직한 방향이다.
한편, 리브 도파로 구성시 식각 깊이와 도핑된 부분의 식각 깊이는 다르게 구현될 수 있다.
도파로(16)는 실리콘 벌크 기판에 도파로가 형성될 부분만 산소를 주입함으 로써 형성될 수 있다.
본 발명의 흡수 광변조기는 리브 도파로에서 빛이 통과되는 부분인 진성 영역(15)의 흡수율이 변화되도록 구현될 것이다. 특히, 본 발명의 진성 영역(15)의 단면적은 2㎛2 이하로 구현됨에도 좋은 변조 특성을 갖도록 구현될 것이다.
일반적으로 흡수 광변조기는 자유 운반자 흡수(free carrier absorption) 현상을 이용한 광변조기이다. 자유 운반자 흡수 현상은 전자나 홀이 빛을 받으면 빛의 에너지를 흡수하는 현상을 말한다. 이러한 현상을 이용하여 빛의 세기를 변조하게 된다.
본 발명의 도파로는 P-I-N 다이오드(13,15,14)가 형성된 구조이다. 전류가 주입되면 진성 영역(15)에 전자와 홀이 쌓이고, 진성 영역(15)을 따라 도파되는 빛의 흡수가 커져 출력단에서 출력이 감소한다.
P-I-N 다이오드(13,15,14)에 역방향 전압이 인가되어 진성 영역(15)에 있던 전자와 홀이 빠지면, 진성 영역(15)을 따라 도파되는 빛이 흡수가 작아진다. 따라서 출력단의 출력은 전류 주입시보다 커진다.
길이 L인 도파로에서 빛이 지나면, 아래와 수학식 1과 같은 감쇄 동작이 일어난다.
Figure 112008085073386-PAT00001
여기서, △I는 출력 빛의 세기의 변화량으로써 전류가 인가될 때 출력 빛의 세기와 전류를 가하지 않았을 때의 출력 빛의 세기의 비(ratio)이고, △α는 흡수계수의 변화량이고, Γ는 전체 빛 중에 흡수층에 걸린 빛의 부분율(confinement factor)이다.
수학식 1에서 α 의 변화량(△α)는 수학식 2와 같다.
Figure 112008085073386-PAT00002
여기서, △N, △P 는 각각 cm-3의 단위를 갖는 전자와 홀의 농도 변화량이다. △N, △P 는 P-I-N 다이오드에 의해서 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 광도파로이자 P-I-N 다이오드인 소자에서 P-I-N 다이오드의 전압이 변화되면, 다이오드에 흐르는 전류가 변화되고, 이에 따라 진성 영역(15)에 △N, △P 이 발생된다.
이때 다이오드에 흐르는 전류 I와 △N, △P의 관계식은 수학식 3과 같다.
Figure 112008085073386-PAT00003
여기서, I는 다이오드에 주입된 전류이고, t는 진성 영역(15)에서 전자와 홀이 재결합(recombination)하는데 걸리는 평균시간인 수명 시간(life time)이고, q는 전자의 전하량이고, V는 전체 다이오드에서 진성 영역(15)의 체적이고, A는 진성 영역(15)의 단면적이다.
상술 된 수학식 1,2,3에 따라 다이오드의 파라미터와 빛 세기의 변화량을 연관시키면, 수학식 4과 도출된다.
Figure 112008085073386-PAT00004
상술 된 수학식 4에서 볼 수 있듯이, 진성 영역(15)의 단면적이 작으면 작을 수록, 같은 전류에서도 출력 빛의 변화량이 크다. 또한, 단면적이 작으면 작은 전류로도 원하는 손실 변화를 얻을 수 있다.
종래의 흡수 광변조기는 단면적이 큰 다이오드를 제작함으로써 많은 전류를 소모하였다. 반면에 본 발명의 흡수 광변조기는 다이오드 구조에 기인한 효율성의 변화를 인식하고 이에 따라 흡수율을 변화시킴으로써 적은 전류를 이용하여 구현된다. 그 결과로써, 본 발명의 흡수 광변조기는 단면적이 종래의 그것보다 작다. 이는 광변조기의 길이(L)이 짧아도 됨을 의미한다. 따라서 본 발명의 흡수 광변조기는 소형의 광변조기를 제작하는데 유리하다.
소형의 광변조기는 다른 소자와 같은 칩에 집적할 때도 유리하다. 현재의 반도체 칩들은 다채널 신호전송을 하기 때문에, 여러 개의 송신기가 한 칩에 장착되어 있다. 다채널 광전송을 위한 광전소자를 반도체 칩에 집적할 때, 광전소자의 크기가 작으면 유리하다.
종래의 흡수 광변조기의 단면적은 ~80㎛2에 이른다. 이러한 크기에서는 어느 정도의 전하 밀도를 얻기 위해 많은 전류가 흘러야 한다. 반면에, 본 발명의 흡수 광변조기는 2㎛2이하의 단면적을 갖는 다이오드로도 구현 가능하다. 본 발명에서는 이러한 단면적에서 250㎛의 길이와 10mA정도의 전류로도 좋은 변조 특성을 얻게 된다.
또한, 본 발명의 흡수 광변조기는 다른 부가적으로 부착되는 장치가 필요 없이 반도체소자의 가장 간단한 구조인 다이오드에 전류만 흘리면 되는 구조이므로, 실제로 제작했을 때, 수율이 높아질 것이다. 특히, 수 십개의 다채널을 집적해야 하는 경우에는 수율이 높은 효과가 더 위력적일 것이다.
또한, 본 발명의 흡수 광변조기는 다이오드에 전류를 흘리지 않을 때 작은 빛의 전파 손실(propagation loss)을 갖는다. 예를 들어, 220nm의 두께와 500nm폭을 갖는 실리콘 리브 도파로는 약 2dB/cm의 손실을 갖는다.
또한 실험에 따르면, 본 발명의 도파로 구조에서 250mm의 길이로 10dB의 손실이 얻어진다. 이러한 손실은 흡수 광변조기로 충분한 효과를 얻게 된다. 다시 말해, 본 발명의 흡수 광변조기는 길이가 250mm의 흡수 광변조기 제작이 가능하다. 250mm의 길이에 2dB/cm의 도파 손실이면, 약 0.05dB의 온-칩 손실(on-chip loss)로 그 손실이 매우 작다.
본 발명의 흡수 광변조기는 가장 간단한 구조인 다이오드를 사용하면서 이전의 방식보다 효율성을 높이기 위하여 작은 단면적의 도파로 다이오드로 제작되는 것을 특징으로 한다.
한편, 흡수 광변조기의 도파로 단면적이 작아지면, 광섬유와 같은 외부와의 연결에서 결합 손실(coupling loss)이 커질 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 흡수 광변조기는 수직형 그래이팅 결합기(Vertical Grating Coupler)와 집적함으로써 구현될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 수직형 그래이팅 결합기의 상부도이다. 도 2a을 참조하면, 수직형 그래이팅은 진성 영역(15)의 종단 및 상부에 배치될 것이다. 도 2b는 도 2a에 도시된 절단면 I-I'를 보여주는 도면이다. 도 2b를 참조하면, 수직형 그래이팅은 진성영역(15)의 상부에 요철 모양으로 구현되고, 변조된 빛은 수직형 그래이팅 결합기를 통해 외부로 출력될 것이다.
광변조기에서 생각해야 할 가장 중요한 특성 중의 하나가 동작속도이다. P-I-N 다이오드에서 전자와 홀의 밀도가 변하는 속도는 운반자 수명 시간(carrier life time)에 의존한다. P-I-N 다이오드에서의 전자와 홀의 밀도 변화는 아래의 수학식 5와 같다.
Figure 112008085073386-PAT00005
그런데, P-I-N 다이오드의 진성 영역에서의 운반자 수명 시간은 약 1~2nsec의 특성을 보이는 것으로 알려져 있다.
도 3은 다이오드의 입력 전압과 전자 및 홀의 밀도의 시간 변화를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 입력 전압이 일정한 상태로 접어든 후, 1nsec의 시간이 지나도 전자나 홀과 같은 캐리어 밀도는 아직 과도(transient)상태에 있게 된다. 이는 1Gbps의 동작도 쉽지 않다는 것을 보여 준다.
P-I-N 다이오드의 동작속도는 운반자 수명 시간에 의해 지배되고, 그 속도는 1Gbps를 넘지 못한다. 본 발명에서는 이러한 단점을 극복하기 위하여 프리-엠퍼시스(pre-emphasis)의 방법이 사용될 것이다.
도 4는 다이오드의 입력 전압의 과도상태에서 임펄스(impulse) 전압을 추가한 신호를 인가했을 때의 캐리어 밀도 변화를 보여주는 도면이다. 도 4을 참조하면, 이러한 프리-엠퍼시스된 전압이 다이오드에 인가하면, 도 3과 비교할 때 과도 시간이 현저히 줄어들게 된다.
도 5는 본 발명에 따라 프리-엠퍼시스를 한 경우와 프리-엠퍼시스를 사용하지 않은 경우의 캐리어 변화를 비교하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따라 프리-엠퍼시스 방법을 사용하면, P-I-N 다이오드에서의 동작속도가 1~2nsec에 이르는 운반자 수명 시간이 제한 받지 않게 된다.
한편, 프리-엠퍼시스를 이용하는 방법 외에도, 진성 영역(15)에서의 운반자 수명 시간을 줄이는 방법이 있을 수 있다. 예를 들어, 진성 영역(15)에 Pt나 Au와 같은 불순물을 첨가할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 흡수 광변조기는 크기가 더욱 작게 하기 위하여, 슬로우 라이트(slow light) 현상을 이용할 수 있을 것이다. 빛이 도파로를 통과할 때 통과하는 속도가 느리면, 통과속도가 빠를 때보다 흡수가 더 많이 일어난다. 이는 도파 로가 포토닉 결정(photonic crystal:PC) 도파로일 때 얻을 수 있는 현상이다. PC 도파로는 금지 밴드갭(forbidden bandgap) 근처에서 빛의 속도가 느려지는 경향이 있다. 이 현상을 흡수 광변조기에 결합하면 작은 크기의 광변조기가 가능하다.
한편, 도 1 내지 5에서의 흡수 광변조기는 횡방향(lateral) 다이오드 구조에 대하여만 설명하였다. 그러나 본 발명의 흡수 광변조기가 반드시 횡방향 다이오드 구조에만 국한될 필요는 없다. 본 발명의 흡수 광변조기는 종방향 다이오드 구조로 구현될 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 흡수 광변조기에 대한 도면이다. 도 6을 참조하면, 흡수 광변조기(20)는 종방향(vertical) 다이오드 구조(23,25,24)로 구현된 도파로(26)를 포함할 것이다. 종 방향 다이오드(23,25,24)는 P형 도핑 영역(23), 진성 영역(25), 및 N형 도핑 영역(24)을 포함한다. 본 발명의 진성 영역(23)의 양단의 슬레이브에는 P형 도핑 영역(23)이 배치되고, 진성 영역(23)의 상단에는 N형 도핑 영역(24)이 배치될 것이다. 전하는 P형 도핑 영역(23)에서 N형 도핑 영역(24)로 흐르는 구조이다. 도 6에서 N형 도핑 영역(24)은 진성 영역(25)의 상부에 배치되는 구조이다. 그러나 본 발명이 여기에 국한될 필요는 없다. 본 발명의 진성 영역(23)의 양단의 슬레이브에는 N형 도핑 영역이 배치되고, 진성 영역(23)의 상단에는 P형 도핑 영역이 배치될 수도 있다.
도 7은 본 발명에 따른 흡수 광변조기의 도파로 제작 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 8은 본 발명에 따른 흡수 광변조기의 도파로 제작 과정을 보여주는 도면이다.
도 1, 도 7 및 8을 참조하면, 도파로 제작 방법은 아래와 같다.
기판/절연층/반도체층으로 형성된 웨이퍼를 식각하여 리브 도파로를 형성할 것이다(S110). 여기서 웨이퍼는 설명의 편의를 위하여 진성 반도체층(9)만 도시하였다. 식각되고 남은 반도체층은 중앙의 돌출부(9b), 및 그 양단의 슬레이브들(9a)를 포함할 것이다. 슬레이브들 양단에 각각 P형 도핑과 N 형 도핑을 수행할 것이다(S120). 이로써, 횡방향의 P-I-N 다이오드(13,15,14) 구조의 도파로가 형성될 것이다. 이후, 도파로의 변조 특성을 향상시키기 위하여, 즉 진성 영역(15)의 흡수율을 향상시킨다(S130). 본 발명에서는 진성 영역(15)의 흡수율을 향상시키기 위하여 Pt 혹은 Au와 같은 불순물이 진성 영역(15)에 주입될 것이다. 이로써 새로운 흡수율이 가변된 진성 영역이 형성될 것이다. 그 결과, 흡수율이 가변된 도파로가 형성될 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 또 다른 도파로 제작 과정을 보여주는 도면이다. 도 1, 도 7, 및 도 9을 참조하면, 도파로 제작 과정을 아래와 같다.
기판/절연층/반도체층으로 형성된 웨이퍼를 식각하여 리브 도파로를 형성할 것이다(S110). 여기서 웨이퍼는 설명의 편의를 위하여 진성 반도체층(19)만 도시하였다. 식각되고 남은 반도체층은 중앙의 돌출부(19b), 및 그 양단의 슬레이브들(19a)를 포함할 것이다. 슬레이브들 양단에 각각 P형 도핑을 수행할 것이다(S120). 또한 식각되고 남은 반도체층의 돌출부 상단에 N형 도핑을 수행할 것이다. 이로써, 횡방향의 P-I-N 다이오드(23,25,24) 구조의 도파로가 형성될 것이다. 이후, 도파로의 변조 특성을 향상시키기 위하여, 즉 진성 영역(25)의 흡수율을 향 상시킨다(S130). 본 발명에서는 진성 영역(25)의 흡수율을 향상시키기 위하여 Pt 혹은 Au와 같은 불순물이 진성 영역(25)에 주입될 것이다. 이로써 새로운 흡수율이 가변된 진성 영역이 형성될 것이다. 그 결과, 흡수율이 가변된 도파로가 형성될 것이다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구 범위뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 흡수 광변조기를 보여주는 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 흡수 광변조기에 결합된 그래이팅 결합기를 보여주는 도면이다.
도 2b는 도2a에 도시된 절단면 I-I'를 보여주는 도면이다.
도 3은 P-I-N 다이오드에 통상적인 신호가 인가될 때 시간에 따른 전하량의 변화를 보여주는 도면이다.
도 4는 P-I-N 다이오드에 프리-엠퍼시스된 신호가 인가될 때 시간에 따른 전하량의 변화를 보여주는 도면이다.
도 5는 P-I-N 다이오드에 통상적인 신호가 인가될 때와 프리-엠퍼시스된 신호가 인가될 때의 시간에 따른 전하량의 비교를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 흡수 광변조기를 보여주는 도면이다.
도 7는 본 발명의 흡수 광변조기의 제작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 흡수 광변조기의 제작 과정을 보여주는 도면이다.
도 9은 본 발명의 흡수 광변조기의 또 다른 제작 과정을 보여주는 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10,20: 흡수 광변조기 11,21: 기판
12,22: 절연층 13: P 도핑 영역
15, 24: 진성 영역 14: N 도핑 영역
16: 도파로

Claims (18)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 형성된 절연층; 및
    상기 절연층 위에 형성된 P-I-N 다이오드 구조의 도파로를 포함하되,
    상기 도파로에 입력된 빛의 변조 동작시 상기 P-I-N 다이오드의 진성 영역의 흡수율이 변화되는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 P-I-N 다이오드는 상기 절연층 상의 상기 진성 영역, 상기 진성 영역일단의 P형 영역, 및 상기 진성 영역 일단에 대항하는 타단에 N형 영역을 포함하는 흡수 광변조기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 P-I-N 다이오드는 상기 절연층 상의 상기 진성 영역, 상기 진성 영역양단에 P형 영역, 및 상기 진성 영역의 상단에 N형 영역을 포함하는 흡수 광변조기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 P-I-N 다이오드는 상기 절연층 상의 상기 진성 영역, 상기 진성 영역양단에 N형 영역, 및 상기 진성 영역의 상단에 P형 영역을 포함하는 흡수 광변조기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파로에 입력된 빛의 변조 동작시 상기 P-I-N 다이오드에 입력되는 전압 혹은 전류가 프리-엠퍼시스되는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파로는 포토닉 결정 도파로이며, 빛의 진행 속도를 느리게 함으로써 상기 진성 영역의 흡수율을 높이는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파로는 외부의 도파로와 연결하기 위한 수직형 그래이팅 커플러를 결합하는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 산화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘 벌크 기판이며,
    상기 도파로는 상기 벌크 기판에 불순물을 선택적으로 주입하여 형성되는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수 광변조기는 다른 소자들과 하나의 기판 위에 집적되는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 도파로는 단일 모드 동작을 위해서 리브 도파로인 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 리브 도파로는,
    반도체층이 식각되고 남은 돌출부; 및
    상기 돌출부 양단에 형성된 슬레이브들을 포함하는 흡수 광변조기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 P-I-N 다이오드의 상기 진성 영역의 단면적은 2㎛2 이하로 제작되는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 진성 영역의 흡수율을 증가시키기 위하여 상기 진성 영역에 불순물이 도핑되는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기.
  15. 기판, 상기 기판 위의 절연층, 상기 절연층 상의 반도체층으로 구성된 웨이퍼에 리브 도파로를 구성하는 단계;
    상기 리브 도파로에 불순물 도핑을 수행하는 단계; 및
    상기 리브 도파로의 흡수율을 변화시키는 단계를 포함하되,
    상기 리부 도파로는 중앙의 돌출부 및 상기 돌출부 양단의 슬레이브들을 포함하는 흡수 광변조기의 제작 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 분순물 도핑을 수행하는 단계는,
    상기 리브 도파로의 돌출부의 일단의 슬레이브에 P형 도핑을 수행하고, 상기 돌출부의 타단의 슬레이브에 N형 도핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기의 제작 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 불순물 도핑을 수행하는 단계는,
    상기 리브 도파로의 양단의 슬레이브들에 P형 도핑을 수행하고, 상기 돌출부의 상단에 N형 도핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기의 제작 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 불순물 도핑을 수행하는 단계는,
    상기 리브 도파로의 양단의 슬레이브들 N형 도핑을 수행하고, 상기 돌출부의 상단에 P형 도핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 흡수 광변조기의 제작 방법.
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