JP2020181173A - マッハツェンダ変調器、光変調装置 - Google Patents

マッハツェンダ変調器、光変調装置 Download PDF

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Abstract

【課題】コモンモードを低減可能なマッハツェンダ変調器を提供する。【解決手段】マッハツェンダ変調器は、第１アーム導波路と、第２アーム導波路と、前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路を互いに接続する導電性領域と、前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路にそれぞれ接続された第１金属体及び第２金属体と基準電位のための第３金属体とを含む差動伝送路と、前記導電性領域と前記第３金属体との間に接続されたキャパシタと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、マッハツェンダ変調器、及び光変調装置に関する。
特許文献１は、マッハツェンダ光変調器を開示する。
米国特許公開９０６９２２３号公報
特許文献１は、複数のグランド面を有するストリップラインを含むマッハツェンダ光変調器、及びストリップラインに特性インピーダンスを介して接続された駆動回路を開示する。マッハツェンダ光変調器は、伝送路を介して差動信号を受ける。差動信号は、駆動回路によって生成されて、駆動回路の出力端の特性インピーダンスを介してマッハツェンダ光変調器の伝送路に与えられる。
求められていることは、コモンモードを低減可能なマッハツェンダ変調器及び光変調装置を提供することである。
本発明の一側面に係るマッハツェンダ変調器は、第１アーム導波路と、第２アーム導波路と、前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路にそれぞれ接続された第１金属体及び第２金属体と基準電位のための第３金属体とを含む差動伝送路と、前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路を互いに接続する導電性領域と、前記導電性領域と前記第３金属体との間に接続されたキャパシタと、を備える。
本発明の別の側面に係る光変調装置は、マッハツェンダ変調器と、前記マッハツェンダ変調器を駆動するオープンコレクタ差動型駆動回路と、前記マッハツェンダ変調器の前記第１金属体及び前記第２金属体を介して前記オープンコレクタ駆動回路に接続される終端器と、を備える。
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
以上説明したように、本発明の一側面によれば、コモンモードを低減可能なマッハツェンダ変調器を提供できる。本発明の別の側面によれば、該マッハツェンダ変調器を含む光変調装置を提供できる。
図１は、本実施形態に係る（マッハツェンダ変調器、駆動回路及び終端器を含む）光変調装置を模式的に示す図面である。 図２の（ａ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を模式的に示す平面図である。図２の（ｂ）部は、図２の（ａ）部のＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿って取られた断面図である。 図３は、図２の（ａ）部に示された破線ＢＸ１を拡大する拡大図である。 図４の（ａ）部は、図３に示されたＩＶａ−ＩＶａ線に沿って取られた断面図であり、図４の（ｂ）部は、図３に示されたＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿って取られた断面図である。 図５は、図２の（ａ）部に示された破線ＢＸ２を拡大する拡大図である。 図６の（ａ）部は、図５に示されたＶＩａ−ＶＩａ線に沿って取られた断面図であり、図６の（ｂ）部は、図５に示されたＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿って取られた断面図である。 図７は、実施例に係るマッハツェンダ変調器のコモンモードの反射特性を示す図面である。 図８は、入力セクションにおける信号線及び接地線の配列の変換を示す図面である。 図９の（ａ）部は、図３に示されたＩＸａ−ＩＸａ線に沿って取られた断面であって、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法によって作製されたマッハツェンダ変調器を示す図面であり、図９の（ｂ）部は、図３に示されたＩＸｂ−ＩＸｂ線に沿って取られた断面を示す図面である。 図１０の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１１の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１２の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１３の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１４の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１５の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１６の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１７の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図１８の（ａ）部は、図５に示されたＸａ−Ｘａ線に沿って取られた断面を示す図面であり、図１８の（ｂ）部は、図５に示されたＸｂ−Ｘｂ線に沿って取られた断面であって、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法によって作製されたマッハツェンダ変調器を示す図面である。 図１９の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図２０の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図２１の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図２２の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図２３の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図２４の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図２５の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。 図２６の（ａ）部及び（ｂ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を示す図面である。
引き続き、いつくかの具体例を説明する。
具体例に係るマッハツェンダ変調器は、（ａ）第１アーム導波路と、（ｂ）第２アーム導波路と、（ｃ）前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路にそれぞれ接続された第１金属体及び第２金属体と基準電位のための第３金属体とを含む差動伝送路と、（ｄ）前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路を互いに接続する導電性領域と、（ｅ）前記導電性領域と前記第３金属体との間に接続されたキャパシタと、を備える。
マッハツェンダ変調器によれば、第１アーム導波路、導電性領域及び第２アーム導波路は、伝送路の第１金属体と第２金属体との間に接続されており、伝送路上の信号は、第１アーム導波路及び第２アーム導波路を駆動できる。キャパシタは導電性領域と第３金属体との間に接続されて、伝送路におけるコモンモードを低減する。
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記キャパシタは、第１ＭＩＭ素子及び第２ＭＩＭ素子を含み、前記差動伝送路は、前記第１ＭＩＭ素子と前記第２ＭＩＭ素子との間を通過する。
マッハツェンダ変調器によれば、第１ＭＩＭ素子及び第２ＭＩＭ素子は、差動伝送路の外側に設けられて、差動伝送路が形成するグラント面を乱しにくい。
具体例に係るマッハツェンダ変調器は、前記導電性領域に接続されて前記導電性領域に電位を与える追加金属体を更に備え、前記導電性領域は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を備える。
マッハツェンダ変調器によれば、追加金属体は、基準電位線から独立して導電性領域を給電する。キャパシタは、金属体から給電される電位を安定化してコモンモードを低減する。
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記第１金属体は、前記第１アーム導波路構造に沿って延在する部分を有し、前記第２金属体は、前記第２アーム導波路構造に沿って延在する部分を有し、前記第３金属体は、前記第１金属体の前記部分と前記第２金属体の前記部分との間を延在する部分を有する。
マッハツェンダ変調器によれば、ＳＧＳ型の伝送路を用いて第１アーム及び第２アームを駆動する。
具体例に係る光変調装置は、（ａ）マッハツェンダ変調器と、（ｂ）前記マッハツェンダ変調器を駆動するオープンコレクタ型の差動型駆動回路と、（ｃ）前記マッハツェンダ変調器の前記第１金属体及び前記第２金属体を介して前記差動型駆動回路に接続される終端器と、を備える。
光変調装置によれば、差動型のオープンコレクタ駆動回路より駆動されるマッハツェンダ変調器において、コモンモードを低減できる。
マッハツェンダ変調器は、バックターミネネーション・ドライバ及びオープンコレクタ・ドライバによって駆動されることができる。具体的には、マッハツェンダ変調器は、特性インピーダンスを用いて、バックターミネネーション・ドライバの出力端に接続される。或いは、マッハツェンダ変調器は、特性インピーダンス無しで、オープンコレクタ・ドライバの出力端に接続される。
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本実施の形態に係る光変調装置及びマッハツェンダ変調器を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
図１は、本実施形態に係る光変調装置を模式的に示す図面である。光変調装置１１は、マッハツェンダ変調器１３、差動型駆動回路１５、及び終端器１７を備える。マッハツェンダ変調器１３及び差動型駆動回路１５は集積されて、集積回路を形成することができる。また、これらに、終端器１７が更に集積されて、集積回路を形成することができる。
差動型駆動回路１５はオープンコレクタ（又は、オープンドレイン）差動回路を含み、オープンコレクタ差動回路は、入力（２２ａ、２２ｂ）に受ける駆動信号に応答してマッハツェンダ変調器１３を駆動する。マッハツェンダ変調器１３は、伝送線を経由して終端器１７に接続される。具体的には、マッハツェンダ変調器１３は、その一端において差動型駆動回路１５から差動信号を受けると共に、他端において終端器１７によって終端される。
マッハツェンダ変調器１３は、入力導波路ＷＧ１、分波器ＤＰ、第１アーム導波路Ａ１ＲＭ、第２アーム導波路Ａ２ＲＭ、合波器ＭＰ、及び出力導波路ＷＧ２を含む。分波器ＤＰは、入力導波路ＷＧ１から連続光ビームを受けて、第１アーム導波路Ａ１ＲＭ及び第２アーム導波路Ａ２ＲＭに連続光ビームを提供するように、第１アーム導波路Ａ１ＲＭ及び第２アーム導波路Ａ２ＲＭに結合され、また合波器ＭＰは、第１アーム導波路Ａ１ＲＭ及び第２アーム導波路Ａ２ＲＭの変調光ビームを合波するように第１アーム導波路Ａ１ＲＭ及び第２アーム導波路Ａ２ＲＭに結合されて、出力導波路ＷＧ２に接続される。
マッハツェンダ変調器１３は、更に、導電性領域１９（例えば、導電性半導体層）及び伝送路２１を備える。導電性領域１９は、第１アーム導波路Ａ１ＲＭの一端及び第２アーム導波路Ａ２ＲＭの一端に接続されて、第１アーム導波路Ａ１ＲＭ及び第２アーム導波路Ａ２ＲＭを互いに接続する。伝送路２１は、差動信号を伝送する第１ライン２１ａ及び第２ライン２１ｂ、並びに少なくとも一つの第３ライン２１ｃ（グランド面）を含む。本実施例では、単一の第３ライン２１ｃが第１ライン２１ａと第２ライン２１ｂとの間に設けられてＳＧＳ型伝送路を形成し、またマッハツェンダ変調器１３に係る導電性領域から絶縁されている。具体的には、第１ライン２１ａ及び第２ライン２１ｂは、それぞれ、第１アーム導波路Ａ１ＲＭの他端及び第２アーム導波路Ａ２ＲＭの他端に接続されて、伝送路２１は、導電性領域１９によって互いに接続される第１アーム導波路Ａ１ＲＭの他端と第２アーム導波路Ａ２ＲＭの他端との間に差動信号を与える。
差動型駆動回路１５は、入力（２２ａ、２２ｂ）に受けた信号から、マッハツェンダ変調器１３の光を変調する変調信号を生成する。具体的には、差動型駆動回路１５は、一対のオープンコレクタ回路２５ａ、２５ｂ、電流源２５ｃ（電流源回路）、及び伝送線路２７を含む。オープンコレクタ回路２５ａ、２５ｂは、電流源２５ｃに接続され、電流源２５ｃは電源ライン（例えばＶＥＥ）に接続される。伝送線路２７は、一対の信号線（例えば２７ａ、２７ｂ）及び一対の接地線（例えば２７ｃ、２７ｄ）を含み、第１信号線２７ａ及び第２信号線２７ｂは、第１基準電位線２７ｃ及び第２基準電位線２７ｄの間に設けられてＧＳＳＧ型伝送路を形成する。オープンコレクタ回路２５ａ、２５ｂは、伝送線路２７を介してマッハツェンダ変調器１３に接続される。
終端器１７は、終端素子として働く第１終端抵抗ＲＬ１及び第２終端抵抗ＲＬ２を含み、第１終端抵抗ＲＬ１の一端及び第２終端抵抗ＲＬ２の一端は、それぞれ、第１ライン２１ａ及び第２ライン２１ｂに接続され、また第１終端抵抗ＲＬ１の他端及び第２終端抵抗ＲＬ２の他端は、電源ライン（例えばＶＣＣ）に接続される。本実施例では、伝送路２１の第３ライン２１ｃは、終端器１７の終端素子に接続されない。
マッハツェンダ変調器１３は、入力導波路ＷＧ１、分波器ＤＰ、第１アーム導波路Ａ１ＲＭ、第２アーム導波路Ａ２ＲＭ、合波器ＭＰ、及び出力導波路ＷＧ２と一緒にキャパシタ２５を集積する。キャパシタ２５は、導電性領域１９と第３ライン２１ｃとの間に接続される。光変調装置１１によれば、キャパシタ２５が導電性領域１９と第３ライン２１ｃとの間に接続されて、差動型駆動回路１５と終端器１７との間に接続されたマッハツェンダ変調器１３においてコモンモードを低減できる。
マッハツェンダ変調器１３は、バイアスラインＬＢＩＡＳを更に備え、バイアスラインＬＢＩＡＳは、導電性領域１９に接続されて、導電性領域１９に電位を与える。導電性領域１９は、バイアス電圧源ＶＢＩＡＳに接続される。
図２の（ａ）部は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を模式的に示す平面図である。図２の（ｂ）部は、図２の（ａ）部のＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿って取られた断面図である。マッハツェンダ変調器１３は、例えばＩＩＩ−Ｖ半導体製のマッハツェンダ変調器１４を含むことができる。
マッハツェンダ変調器１４は、第１アーム導波路構造６１、第２アーム導波路構造６２、差動伝送路６４、キャパシタ６５、及び導電性半導体層６６を備える。第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２は、導電性半導体層６６上に設けられる。第１アーム導波路Ａ１ＲＭ及び第２アーム導波路Ａ２ＲＭは、それぞれ、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を含む。導電性領域１９は、導電性半導体層６６を含む。
第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の各々は、差動伝送路６４の金属体からの電気信号の印加に応答して、該アーム導波路構造を伝搬する光ビームの位相を変えるＥＯ変調部を含む。
差動伝送路６４は、第１金属体３５、第２金属体３７、及び第３金属体３９を含み、第１金属体３５、第２金属体３７及び第３金属体３９は、第１ライン２１ａ、第２ライン２１ｂ及び第３ライン２１ｃを具体化している。第１金属体３５及び第２金属体３７は、それぞれ、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２に接続される。第３金属体３９は、基準電位のグランド面を差動伝送路６４に与える。キャパシタ６５は、導電性半導体層６６と第３金属体３９との間に接続される。
マッハツェンダ変調器１４は、支持体２９を備え、支持体２９は、半絶縁性の半導体主面２９ａを有する。導電性半導体層６６は、半導体主面２９ａ上に設けられる。
マッハツェンダ変調器１４によれば、差動伝送路６４の第１金属体３５及び第２金属体３７は、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２にそれぞれ接続されており、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を駆動できる。キャパシタ６５は、導電性半導体層６６と第３金属体３９との間に接続されて、差動伝送路６４におけるコモンモードを低減する。
マッハツェンダ変調器１４（１３）は、追加金属体３４を更に備え、追加金属体３４は、導電性半導体層６６（導電性領域１９）に接続されて、導電性半導体層６６（導電性領域１９）に電位を与える。追加金属体３４は、図１に示されるバイアス電圧源ＶＢＩＡＳに接続される。
キャパシタ６５は、ＭＩＭ型のキャパシタンス素子を含む。本実施例では、キャパシタ２５は、例えば４つのキャパシタンス素子（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）を含む。キャパシタ２５のうちキャパシタンス素子（２６ａ、２６ｂ）は。第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２それぞれのＥＯ変調部の上流側に接続されている。キャパシタ２５のうちキャパシタンス素子（２６ｃ、２６ｄ）は。第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２それぞれのＥＯ変調部の下流側に接続されている。
マッハツェンダ変調器１４によれば、追加金属体３４は、基準電位線から独立して導電性半導体層６６を給電する。キャパシタ６５は、金属体から給電される電位を安定化してコモンモードを低減する。
導電性半導体層６６は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を備える。第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を備える。
図２の（ｂ）部を参照すると、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の各々は、第１導電型半導体層６７、コア層６８及び第２導電型半導体層６９を含み、コア層６８は、第１導電型半導体層６７と第２導電型半導体層６９との間に設けられる。第１導電型半導体層６７及び第２導電型半導体層６９は、それぞれ、下部クラッド及び上部クラッドを備える。
マッハツェンダ変調器１４は、埋込領域９０を更に備えることができ、埋込領域９０は、導電性半導体層６６、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を埋め込む。具体的には、埋込領域９０は樹脂体及び無機絶縁膜を含むことができる。
差動伝送路６４は、埋込領域９０上に設けられる一方で、キャパシタ６５は、埋込領域９０内に設けられる。埋込領域９０は、差動伝送路６４のレベル（高さ）をキャパシタ６５のレベルと変えることができ、これにより、キャパシタ６５の追加が、差動伝送路６４を伝搬する高周波信号を攪乱することを低減できる。
図２の（ａ）部を参照すると、第１金属体３５は、第１部分３５ａ、第２部分３５ｂ及び第３部分３５ｃを有する。第１金属体３５では、第１部分３５ａはパッド電極４７ａを第２部分３５ｂに接続し、第２部分３５ｂは第１アーム導波路構造６１に沿って第３部分３５ｃまで延在し、第３部分３５ｃは、第２部分３５ｂをパッド電極４８ｂに接続する。第２部分３５ｂは、第１アーム導波路構造６１上に配列された複数のセグメント電極３６を含む。
第２金属体３７は、第１部分３７ａ、第２部分３７ｂ及び第３部分３７ｃを有する。第２金属体３７では、第１部分３７ａはパッド電極４７ｂを第２部分３７ｂに接続し、第２部分３７ｂは第２アーム導波路構造６２に沿って第３部分３７ｃまで延在し、第３部分３７ｃは、第２部分３７ｂをパッド電極４８ｃに接続する。第２部分３７ｂは、第２アーム導波路構造６２上に配列された複数のセグメント電極３８を含む。
第３金属体３９は、第１部分３９ａ、第２部分３９ｂ及び第３部分３９ｃを有する。第３金属体３９では、第１部分３９ａはパッド電極４９ａ（４９ｂ）を第２部分３９ｂに接続する。第２部分３９ｂは、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の少なくとも一方に沿って第３部分３９ｃまで延在し、第３部分３９ｃは、第２部分３９ｂをパッド電極４８ａに接続する。
第３金属体３９の第２部分３９ｂは、第１金属体３５の第２部分３５ｂと第２金属体３７の第２部分３７ｂとの間に設けられることができる。マッハツェンダ変調器１４によれば、ＳＧＳ型の差動伝送路６４を用いて第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を駆動する。
第１アーム導波路構造６１は、順に配列された第１部分６１ａ、第２部分６１ｂ及び第３部分６１ｃを含む。第１金属体３５は、第１アーム導波路構造６１の第２部分６１ｂに接続されて、ＥＯ変調部を形成する。第２アーム導波路構造６２は、順に配列された第１部分６２ａ、第２部分６２ｂ及び第３部分６２ｃを含む。第２金属体３７は、第２アーム導波路構造６２の第２部分６２ｂに接続されて、ＥＯ変調部を形成する。導電性半導体層６６は、順に配列された第１部分６６ａ、第２部分６６ｂ及び第３部分６６ｃを含む。導電性半導体層６６の第１部分６６ａは、第１アーム導波路構造６１の第１部分６１ａ及び第２アーム導波路構造６２の第１部分６２ａを搭載する。導電性半導体層６６の第２部分６６ｂは、第１アーム導波路構造６１の第２部分６１ｂ及び第２アーム導波路構造６２の第２部分６２ｂを搭載する。導電性半導体層６６の第３部分６６ｃは、第１アーム導波路構造６１の第３部分６１ｃ及び第２アーム導波路構造６２の第３部分６２ｃを搭載する。キャパシタ６５は、導電性半導体層６６の第１部分６６ａ及び第３部分６６ｃの少なくともいずれか一方に接続される。
マッハツェンダ変調器１４によれば、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を搭載する導電性半導体層６６は、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を互いに接続する。導電性半導体層６６の第２部分６６ｂは、第１アーム導波路構造６１の第２部分６１ｂと第２アーム導波路構造６２の第２部分６２ｂとの間に流れる高周波電力を流す。
キャパシタ６５は、導電性半導体層６６の第１部分６６ａと第２部分６６ｂとの境界付近に接続されて、第１アーム導波路構造６１の第２部分６１ｂ及び第２アーム導波路構造６２の第２部分６２ｂへの高周波信号の印加を妨げることなく、コモンモードを低減できる。また、キャパシタ６５は、導電性半導体層６６の第２部分６６ｂと第３部分６６ｃとの境界付近に接続されて、第１アーム導波路構造６１の第２部分６１ｂ及び第２アーム導波路構造６２の第２部分６２ｂへの高周波信号の印加を妨げることなく、コモンモードを低減できる。
キャパシタ６５は、第１ＭＩＭ素子２６ａ及び第２ＭＩＭ素子２６ｂを含む。第１ＭＩＭ素子２６ａ及び第２ＭＩＭ素子２６ｂは、第３金属体３９の第１部分３９ａ及び第３部分３９ｃのいずれか一方に接続されることができ、本実施例では、第３金属体３９の第１部分３９ａに接続される。
差動伝送路６４は、第１ＭＩＭ素子２６ａと第２ＭＩＭ素子２６ｂとの間を通過する。マッハツェンダ変調器１４によれば、第１ＭＩＭ素子２６ａ及び第２ＭＩＭ素子２６ｂが、差動伝送路６４の外側に設けられて、差動伝送路６４のグラント面を乱しにくい。第１ＭＩＭ素子２６ａ及び第２ＭＩＭ素子２６ｂは、埋込領域９０によって埋め込まれて、差動伝送路６４のグラント面のレベルを基準にして下側に位置する。
キャパシタ６５は、第３ＭＩＭ素子２６ｃ及び第４ＭＩＭ素子２６ｄを含む。第３ＭＩＭ素子２６ｃ及び第４ＭＩＭ素子２６ｄは、第３金属体３９の第１部分３９ａ及び第３部分３９ｃのいずれか他方に接続されることができ、本実施例では、第３金属体３９の第３部分３９ｃに接続される。
差動伝送路６４は、第３ＭＩＭ素子２６ｃと第４ＭＩＭ素子２６ｄとの間を通過する。マッハツェンダ変調器１４によれば、第３ＭＩＭ素子２６ｃ及び第４ＭＩＭ素子２６ｄも、差動伝送路６４の外側に設けられて、差動伝送路が形成するグラント面を乱しにくい。第３ＭＩＭ素子２６ｃ及び第４ＭＩＭ素子２６ｄは、また、埋込領域９０によって埋め込まれて、グラント面（３９ｂ）のレベルを基準にして下側に位置する。
図２の（ｂ）部を参照すると、埋込領域９０は、具体的には、第１無機絶縁膜３１ａ、第２無機絶縁膜３１ｂ、第３無機絶縁膜３１ｃ、第１樹脂体９０ａ、及び第２樹脂体９０ｂを含む。第１無機絶縁膜３１ａは、第１アーム導波路構造６１、第２アーム導波路構造６２及び導電性半導体層６６といった半導体構造物を覆う。第１樹脂体９０ａは、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を埋め込み、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２のところに位置するそれぞれの第１開口９０ｃ及び第２開口９０ｄを有する。第２無機絶縁膜３１ｂは、第１樹脂体９０ａを覆う。第２樹脂体９０ｂは、第２無機絶縁膜３１ｂを覆う。第３無機絶縁膜３１ｃは、第２樹脂体９０ｂを覆う。
埋込領域９０を利用すると、キャパシタ６５（２６ａから２６ｄ）は、第１樹脂体９０ａの表面上に設けられた下部電極、第２無機絶縁膜３１ｂ上において第２樹脂体９０ｂ内に設けられた上部電極、及び下部電極と上部電極との間の第２無機絶縁膜３１ｂを備える平行平板型を有する。
図３は、図２の（ａ）部に示された破線（ＢＸ１）内のエリアを拡大する拡大図である。図４の（ａ）部は、図３に示されたＩＶａ−ＩＶａ線に沿って取られた断面図であり、図４の（ｂ）部は、図３に示されたＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿って取られた断面図である。
図５は、図２の（ａ）部に示された破線（ＢＸ２）内のエリアを拡大する拡大図である。図６の（ａ）部は、図５に示されたＶＩａ−ＶＩａ線に沿って取られた断面図であり、図６の（ｂ）部は、図５に示されたＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿って取られた断面図である。
図３及び図５を参照すると、マッハツェンダ変調器１４は、多層インターコネクト構造を備えて、第１金属体３５、第２金属体３７及び第３金属体３９のルーティング、並びに第３金属体３９とキャパシタ６５との接続を容易にする。多層インターコネクト構造は、埋込領域９０上に設けられる金属上層４１、並びに埋込領域９０内に設けられる金属中層５１及び金属下層４０を含む。
図４の（ａ）部及び（ｂ）部を参照すると、キャパシタ６５（２６ａ及び２６ｂ）では、下部電極は、第１樹脂体９０ａの表面の窪み９０ｅ内に設けられた金属下層４０を含み、上部電極は、第１樹脂体９０ａ上に設けられる金属中層５１を含む。第２無機絶縁膜３１ｂが金属下層４０と金属中層５１との間に設けられて、キャパシタ６５（２６ａ及び２６ｂ）を形成する。
本実施例では、第１金属体３５及び第２金属体３７は、金属上層４１を含み、金属上層４１は、パッド電極４９ａ、４９ｂからの差動信号をアーム導波路に与える。第３金属体３９は、金属上層４１及び金属中層５１を含む。具体的には、第３金属体３９の第２部分３９ｂは、金属上層４１を含み、アーム導波路に沿って延在する。第３金属体３９の第１部分３９ａは、第１金属体３５及び第２金属体３７の金属上層４１の下側を延在する幅広の金属中層５１を含む。この金属中層５１は、第１金属体３５及び第２金属体３７の金属上層４１に幅広のグランド面を提供できる。また、第１部分３９ａは、金属中層５１を介して、キャパシタＭＩＭ（２６ａ及び２６ｂ）の各々における下部電極の金属下層４０に接続される。
キャパシタ６５（２６ａ及び２６ｂ）の各々における下部電極の金属下層４０は、第２無機絶縁膜３１ｂの貫通孔３２ａを介して金属中層５１に接続され、この金属中層５１は、第１金属体３５及び第２金属体３７の金属上層４１の下側を延在してこれらの金属上層４１を横切る。
具体的には、キャパシタ６５（２６ａ及び２６ｂ）の各々における上部電極の金属中層５１は、第２樹脂体９０ｂのスルーホールＴＨ９０ａを介して金属上層４１に接続されて、追加金属体３４に至る。追加金属体３４の金属上層４１は、第２樹脂体９０ｂのスルーホールＴＨ９０ａ内の金属上層４１及び第１樹脂体９０ａのスルーホールＴＨ９０ｂ内の金属中層５１（必要な場合には、第１樹脂体９０ａのスルーホールＴＨ９０ｂ内の金属下層４０）を介して導電性半導体層６６に接続される。
図６の（ａ）部及び（ｂ）部を参照すると、キャパシタ６５（２６ｃ及び２６ｄ）では、下部電極は金属下層４０を含み、上部電極は金属中層５１を含む。第２無機絶縁膜３１ｂが金属下層４０と金属中層５１との間に設けられて、キャパシタ６５（２６ｃ及び２６ｄ）を形成する。
本実施例では、第１金属体３５及び第２金属体３７は、金属上層４１を含み、金属上層４１は、アーム導波路を駆動した差動信号を終端器１７に与えるために、接続されるべきパッド電極４８ｂ、４８ｃに接続される。第３金属体３９の第３部分３９ｃは、金属上層４１を含み、第１金属体３５の金属上層４１と第２金属体３７の金属上層４１との間を延在する。
キャパシタＭＩＭ（２６ｃ及び２６ｄ）の各々における下部電極の金属下層４０は、第２無機絶縁膜３１ｂの貫通孔３２ｂを介して金属中層５１に接続され、この金属中層５１は、第１金属体３５又は第２金属体３７の金属上層４１の下側を延在して該金属上層４１を横切って、第２樹脂体９０ｂのスルーホールＴＨ９０ｃを介して第３金属体３９の第３部分３９ｃに接続される。
キャパシタＭＩＭ（２６ｃ及び２６ｄ）の各々における上部電極の金属中層５１は、第２樹脂体９０ｂのスルーホールＴＨ９０ｄを介して金属上層４１に接続されて、追加金属体３４に至る。追加金属体３４の金属上層４１は、第２樹脂体９０ｂのスルーホールＴＨ９０ｅ内の金属上層４１及び第１樹脂体９０ａのスルーホールＴＨ９０ｆ内の金属中層５１（必要な場合には、第１樹脂体９０ａのスルーホールＴＨ９０ｆ内の金属下層４０）を介して導電性半導体層６６に接続される。
マッハツェンダ変調器１４によれば、第１金属体３５、第２金属体３７及び第３金属体３９は、第１ＭＩＭ素子（例えば、２６ａ）及び第２ＭＩＭ素子（例えば、２６ｂ）と異なるレベルを延在することを可能にする。
図１に示されるように、差動型駆動回路１５は、マッハツェンダ変調器１４と別個に設けられることができる。差動型駆動回路１５は、差動駆動のための第１信号線２７ａ及び第２信号線２７ｂ、並びに第１基準電位線２７ｃ及び第２基準電位線２７ｄを有する。差動型駆動回路１５は、その出力セクションにおいて、素子の側辺にそって、第１基準電位線２７ｃ、第１信号線２７ａ、第２信号線２７ｂ及び第２基準電位線２７ｄの順に配列されるパッド電極２４ａ、２４ｂ、２４ｃ及び２４ｄを有する。第１基準電位線２７ｃ及び第２基準電位線２７ｄは、第３金属体３９に接続され、第１信号線２７ａ及び第２信号線２７ｂは、それぞれ、第１金属体３５及び第２金属体３７に接続される。
（実施例）
マッハツェンダ変調器１４の構造の例示。
金属上層４１：金。
金属中層５１；金。
金属下層４０；金。
支持体２９：半絶縁性ＩｎＰ。
埋込領域９０：樹脂体及び無機絶縁体。
第１無機絶縁膜３１ａ：シリコン系無機絶縁層、例えばＳｉО２。
第２無機絶縁膜３１ｂ：シリコン系無機絶縁層、例えばＳｉО２。
第３無機絶縁膜３１ｃ：シリコン系無機絶縁層、例えばＳｉО２。
第１樹脂体９０ａ及び第２樹脂体９０ｂ：ＢＣＢ樹脂。
第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の例示。
導電性半導体層６６：ｎ型ＩｎＰ、１×１０１８ｃｍ−３のｎ型ドーパント濃度、１キロオームの抵抗（３０平方マイクロメートルの断面積及び１ミリメートルの長さ）。
導電性半導体層６６の幅：５０マイクロメートル。
分波器ＤＰと合波器ＭＰとの距離：５ミリメートル。
第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の長さ：４ミリメートル。
第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の間隔：２５マイクロメートル。
導電性半導体層６６：ｎ型ＩｎＰ層。
第１導電型半導体層６７：ｎ型ＩｎＰ層。
コア層６８：ｉ型ＡｌＧａＩｎＡｓ層。
第２導電型半導体層６９：ｐ型ＩｎＰ及びｐ型ＩｎＧａＡｓ。
第１金属体３５及び第２金属体３７の幅：５０マイクロメートル。
第３金属体３９の幅：１０マイクロメートル。
キャパシタ６５（第１ＭＩＭ素子２６ａ、第２ＭＩＭ素子２６ｂ、第３ＭＩＭ素子２６ｃ及び第４ＭＩＭ素子２６ｄ）の下部電極及び上部電極と金属中層５１との間隔：１０マイクロメートル。
キャパシタ６５の下部電極及び上部電極と直近の金属上層４１との間隔：２５マイクロメートル。
キャパシタ６５（第１ＭＩＭ素子２６ａ、第２ＭＩＭ素子２６ｂ、第３ＭＩＭ素子２６ｃ及び第４ＭＩＭ素子２６ｄ）：１個当たり１ピコファラッド。
印加電圧の例示。
電圧源（ＶＣＣ）：３ボルト。
電圧源（ＶＢＩＡＳ）：１０ボルト。
電圧源（ＶＥＥ）：０ボルト。
実施例に係る第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の各々は、第１導電型半導体層６７、コア層６８及び第２導電型半導体層６９を備えるｐｉｎダイオードを形成し、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２のｐｉｎダイオードのアノードは、それぞれ、第１金属体３５及び第２金属体３７に接続される。第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２のｐｉｎダイオードのカソードは、導電性半導体層６６に接続されて、導電性半導体層６６は、その自体の抵抗を介してバイアス電圧源ＶＢＩＡＳから給電される。
第１ＭＩＭ素子２６ａ及び第２ＭＩＭ素子２６ｂが、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２のＥＯ変調部（６１ｂ、６２ｂ）の外側であってＥＯ変調部（６１ｂ、６２ｂ）の一端近傍に接続され、第３ＭＩＭ素子２６ｃ及び第４ＭＩＭ素子２６ｄが第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２のＥＯ変調部（６１ｂ、６２ｂ）の外側であってのＥＯ変調部（６１ｂ、６２ｂ）の他端近傍に接続される。
図７は、実施例に係るマッハツェンダ変調器のコモンモードの反射特性を示す図面である。特性線Ｄは実施例に係るマッハツェンダ変調器のコモンモードの反射特性を示し、特性線Ｃは実施例に係るキャパシタの全てを含まないマッハツェンダ変調器のコモンモードの反射特性を示す。導電領域と接地線との間に接続されたキャパシタは、コモンモードの反射を低減できる。例えば、１５ＧＨｚ以上の周波数領域において、特性線Ｃの最大反射率は、−１．８ｄＢであり、一方、特性線Ｄの最大反射率は、−４．５ｄＢである。
実施例に係る検討及び他の検討によれば、キャパシタ６５は１から１００ピコファラッドを有することができる。
図８は、入力セクションにおける信号線及び接地線の配列の変換を示す図面である。図８の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部を参照すると、ドライバからの差動信号は、差動型駆動回路１５の信号線及び接地線の配列に従ったパッド電極２４ａ、２４ｂ、２４ｃ及び２４ｄから、マッハツェンダ変調器１４の入力のパッド電極４９ｂ、４７ｂ、４７ａ、及び４９ａへ与えられる。パッド電極４９ａ及び４９ｂは、第３金属体３９の第１部分３９ａに接続される。パッド電極４９ａ及び４９ｂは、金属上層４１を介して共通の大きな幅の金属中層５１の一端に接続されると共に、パッド電極４７ａ及び４７ｂは、第１金属体３５及び第２金属体３７それぞれの金属上層４１に接続されて、これらの並走する金属上層４１の間隔より幅広の金属中層５１上を第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２に向けて延在する。
並走する金属上層４１及び幅広の金属中層５１は、第１金属体３５及び第２金属体３７にマイクロストリップ線路に類似の伝送路を形成できる。具体的には、第３金属体３９の第１部分３９ａでは、パッド電極４９ａ及び４９ｂからの金属上層４１は、貫通孔Ｖ１Ａ、Ｖ２Ａを介して金属中層５１にレベル変換される。
第１金属体３５及び第２金属体３７それぞれの金属上層４１並びに第３金属体３９の第１部分３９ａの金属中層５１を含むマイクロストリップ線路は、第１ＭＩＭ素子２６ａと第２ＭＩＭ素子２６ｂとの間に位置しており、第１ＭＩＭ素子２６ａ及び第２ＭＩＭ素子２６ｂからの攪乱を受けにくい。出力セクションにおいて、例えば第３金属体３９の第３部分３９ｃを金属中層５１にレベル変換すると共に、第１金属体３５及び第２金属体３７それぞれの金属上層４１が第３金属体３９の第３部分３９ｃの金属中層５１上を延在して、同様に、マイクロストリップ線路を形成することができる。このマイクロストリップ線路が、第３ＭＩＭ素子２６ｃと第４ＭＩＭ素子２６ｄとの間に位置するようにしてもよい。
図８の（ａ）部を参照すると、マイクロストリップ線路における幅広の金属中層５１は、その他端において第３金属体３９の第２部分３９ｂに接続される。具体的には、幅広の金属中層５１は、第３金属体３９の単一の金属上層４１に接続される。単一の金属上層４１は、第１金属体３５と第２金属体３７との間に位置する。
既に説明したように、マッハツェンダ変調器１４は、第１金属体３５（第１部分３５ａ、第２部分３５ｂ及び第３部分３５ｃ）及び第２金属体３７（第１部分３７ａ、第２部分３７ｂ及び第３部分３７ｃ）にそれぞれの金属上層４１を提供しており、第１金属体３５の第２部分３５ｂ及び第２金属体３７の第２部分３７ｂは、それぞれ、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２に沿って延在する。第１金属体３５及び第２金属体３７の金属上層４１上の差動信号は、それぞれ、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を駆動する。
第３金属体３９の第２部分３９ｂでは、金属中層５１は、単一の金属上層４１に貫通孔Ｔ１Ｈを介して接続される。第１金属体３５の第１部分３５ａ及び第２金属体３７の第１部分３７ａでは、パッド電極４７ａ及び４７ｂからの金属上層４１が、第３金属体３９の第１部分３９ａの金属中層５１上を通過して第１金属体３５の第２部分３５ｂ及び第２金属体３７の第２部分３７ｂに到達する。
４つの入力パッド電極（４７ａ、４７ｂ、４９ａ、４９ｂ）は、素子の側辺に沿って、接地線の金属上層４１、信号線の金属上層４１、信号線の金属上層４１及び接地線の金属上層４１の順に配列される。この配列は、「ＧＳＳＧ配列」として参照される。第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２では、信号線の金属上層４１、接地線の金属上層４１、及び信号線の金属上層４１の順に配列される。この配列は、「ＳＧＳ配列」として参照される。
図８の（ｂ）部を参照すると、マッハツェンダ変調器１４は、第３金属体３９に加えて、基準電位のための第４金属体４３を備える。具体的には、マッハツェンダ変調器１４は、第１金属体３５（第１部分３５ａ、第２部分３５ｂ及び第３部分３５ｃ）及び第２金属体３７（第１部分３７ａ、第２部分３７ｂ及び第３部分３７ｃ）にそれぞれの金属上層４１を提供し、また第３金属体３９（第２部分３９ｂ及び第３部分３５ｃ）及び第４金属体４３（第２部分４３ｂ及び第３部分４３ｃ）にそれぞれの金属上層４１を提供する。第１金属体３５の第２部分３５ｂ及び第２金属体３７の第２部分３７ｂは、それぞれ、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２に沿って延在する。第１金属体３５及び第２金属体３７の金属上層４１上の差動信号は、それぞれ、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を駆動する。第１金属体３５の金属上層４１及び第２金属体３７の金属上層４１は、第３金属体３９の金属上層４１と第４金属体４３の金属上層４１との間に位置する。
幅広の金属中層５１は、その他端において第３金属体３９の第２部分３９ｂ及び第４金属体４３の第２部分４３ｂに接続される。具体的には、幅広の金属中層５１は、第３金属体３９の金属上層４１及び第４金属体４３の金属上層４１に接続され、これらの金属上層４１は、第１金属体３５及び第２金属体３７の外側に位置する。
第３金属体３９の第１部分３９ａでは、パッド電極４９ａ及び４９ｂからの金属上層４１は、貫通孔Ｖ１Ａ、Ｖ２Ａを介して金属中層５１にレベル変換される。金属中層５１は、第３金属体３９の第２部分３９ｂの金属上層４１に貫通孔Ｔ１Ｈを介して接続され、第４金属体４３の第２部分４３ｂの金属上層４１に貫通孔Ｔ２Ｈを介して接続される。第１金属体３５の第１部分３５ａ及び第２金属体３７の第１部分３７ａでは、パッド電極４７ａ及び４７ｂからの金属上層４１は単一の金属中層５１上を通過して、第１金属体３５の第２部分３５ｂ及び第２金属体３７の第２部分３７ｂに到達する。単一の金属中層５１は、第３金属体３９の第１部分３９ａ及び第４金属体４３の第１部分４３ａに共有されると共に金属上層４１と異なるレベルを延在して、キャパシタ６５への給電を容易にしている。
４つの入力パッド電極（４７ａ、４７ｂ、４９ａ、４９ｂ）は、素子の側辺に沿って、接地線の金属上層４１、信号線の金属上層４１、信号線の金属上層４１及び接地線の金属上層４１の順に配列される（ＧＳＳＧ配列）。この配列は、金属上層４１及び金属中層５１の交差を介して、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２に沿って延在する一対の信号線の金属上層４１とこの対の外側に位置する一対の接地線の金属上層４１との配列になる（ＧＳＳＧ配列）。
図８の（ｃ）部を参照すると、マッハツェンダ変調器１４は、第３金属体３９に加えて、基準電位のための第４金属体４３及び第５金属体４５を備える。具体的には、マッハツェンダ変調器１４は、第１金属体３５（第１部分３５ａ、第２部分３５ｂ及び第３部分３５ｃ）及び第２金属体３７（第１部分３７ａ、第２部分３７ｂ及び第３部分３７ｃ）にそれぞれの金属上層４１を提供し、また第３金属体３９（第２部分３９ｂ及び第３部分３５ｃ）、第４金属体４３（第２部分４３ｂ及び第３部分４３ｃ）及び第５金属体４５（第２部分４５ｂ及び第３部分４５ｃ）にそれぞれの金属上層４１を提供する。第１金属体３５の第２部分３５ｂ及び第２金属体３７の第２部分３７ｂは、それぞれ、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２に沿って延在する。第１金属体３５及び第２金属体３７の金属上層４１上の差動信号は、それぞれ、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を駆動する。第１金属体３５の金属上層４１及び第２金属体３７の金属上層４１は、第４金属体４３の金属上層４１と第５金属体４５の金属上層４１との間に位置し、第３金属体３９の金属上層４１は、第１金属体３５の金属上層４１と第２金属体３７の金属上層４１との間に位置する。
マイクロストリップ線路の幅広の金属中層５１は、その他端において、第３金属体３９の第２部分３９ｂ、第４金属体４３の第２部分４３ｂ及び第５金属体４５の第２部分４５ｂに接続される。具体的には、幅広の金属中層５１は、第３金属体３９の金属上層４１、第４金属体４３の金属上層４１及び第５金属体４５の金属上層４１に接続される。これらの金属上層４１は、第１金属体３５及び第２金属体３７の外側に位置する。
金属中層５１は、第３金属体３９の第２部分３９ｂの金属上層４１に貫通孔Ｔ１Ｈを介して接続され、金属中層５１は、第４金属体４３の第２部分４３ｂの金属上層４１に貫通孔Ｔ２Ｈを介して接続される。第１金属体３５の第１部分３５ａ及び第２金属体３７の第１部分３７ａでは、パッド電極４７ａ及び４７ｂからの金属上層４１は金属中層５１上を通過して、第１金属体３５の第２部分３５ｂ及び第２金属体３７の第２部分３７ｂに到達する。金属中層５１は、第３金属体３９の第１部分３９ａ及び第４金属体４３の第１部分４３ａに共有されると共に金属上層４１と異なるレベルを延在して、キャパシタ６５への給電を容易にしている。
４つの入力パッド電極（４７ａ、４７ｂ、４９ａ、４９ｂ）は、素子の側辺に沿って、接地線の金属上層４１、信号線の金属上層４１、信号線の金属上層４１及び接地線の金属上層４１の順に配列される（ＧＳＳＧ配列）。この配列は、金属上層４１及び金属中層５１の交差を介して、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２に沿って延在する一対の信号線の金属上層４１とこの対の外側に位置する一対の接地線の金属上層４１と、一対の信号線の金属上層４１の間に位置する接地線の金属上層４１との配列になる（ＧＳＧＳＧ配列）。
これらの説明から理解されるように、入力セクション及び出力セクションにおいて、金属中層５１の利用は、「ＳＧＳ配列」、「ＧＳＳＧ配列」及び「ＧＳＧＳＧ配列」のいずれかの配列を「ＳＧＳ配列」、「ＧＳＳＧ配列」及び「ＧＳＧＳＧ配列」のいずれかの配列に接続することを可能にする。
図９から図２６を参照しながら、マッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を説明する。可能な場合には、理解を容易にするために、図１から図６を参照して為された記述における参照符合を用いる。
図９の（ａ）部は、図３に示されたＩＸａ−ＩＸａ線に沿って取られた断面を示す図面であり、図９の（ｂ）部は、図３に示されたＩＸｂ−ＩＸｂ線に沿って取られた断面を示す図面である。図１０の（ａ）部から図１７の（ａ）部は、図９の（ａ）部に示される断面を形成する主要な工程を示す図面である。図１０の（ｂ）部から図１７の（ｂ）部は、図９の（ｂ）部に示される断面を形成する主要な工程を示す図面である。
図１８の（ａ）部は、図５に示されたＸＶＩＩＩａ−ＸＶＩＩＩａ線に沿って取られた断面を示す図面であり、図１８の（ｂ）部は、図５に示されたＸＶＩＩＩｂ−ＸＶＩＩＩｂ線に沿って取られた断面を示す図面である。図１９の（ａ）部から図２６の（ａ）部は、図１８の（ａ）部に示される断面を形成する主要な工程を示す図面である。図１９の（ｂ）部から図２６の（ｂ）部は、図１８の（ｂ）部に示される断面を形成する主要な工程を示す図面である。
図１０の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図１９の（ａ）部及び（ｂ）部に示される基板生産物ＳＰを準備する。基板生産物ＳＰは、基板ＷＦ、第１アーム導波路構造６１、第２アーム導波路構造６２、下部埋込領域ＢＲ１、及び第１無機絶縁膜９５ａを備える。第１アーム導波路構造６１、第２アーム導波路構造６２及び下部埋込領域ＢＲ１は、基板ＷＦ上に設けられる。第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の各々は、基板ＷＦの主面の法線方向に配列された第１導電型半導体層６７、コア層６８及び第２導電型半導体層６９を含む。第１無機絶縁膜９５ａは、第１アーム導波路構造６１、第２アーム導波路構造６２を覆う。下部埋込領域ＢＲ１は、基板ＷＦ上において、第１無機絶縁膜９５ａ、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２を埋め込む。
基板生産物ＳＰは、以下のように作製される。
半絶縁性ＩｎＰの基板ＷＦ上に第１導電型半導体層６７、コア層６８、及び第２導電型半導体層６９のための半導体層を成長して、基板ＷＦ上に半導体積層を形成する。これらの半導体層の形成は、例えば有機金属気相成長法又は分子線エピタキシー法によって行われることができる。
第１導電型半導体層６７のための半導体層：ｎ型ＩｎＰ層。
コア層６８のための半導体層：ＡｌＧａＩｎＡｓ層。
第２導電型半導体層６９のための半導体層：ｐ型ＩｎＰ層。
半導体積層をフォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２のための半導体メサ（ＭＳ６１及びＭＳ６２）を形成する。
更に、フォトリソグラフィ及びエッチングにより素子分離のための加工を半導体積層に行う。この加工により、導電性半導体層６６を形成する。
これらの加工の後に、第１無機絶縁膜９５ａを基板ＷＦの全面に形成する。第１無機絶縁膜９５ａは、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、及びＳｉＮといったシリコン系無機物を含む。第１無機絶縁膜９５ａ上に樹脂を塗布すると共に所望に加工を行って、下部埋込領域ＢＲ１を形成する。下部埋込領域ＢＲ１は、樹脂体を含み、樹脂体は、例えば、ＢＣＢ又はポリイミドを含む。下部埋込領域ＢＲ１は、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の上面を露出させる開口ＡＰ１及びＡＰ２を有する。
基板生産物ＳＰを準備した後に、図１０の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図１９の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、キャパシタ６５の下部電極のための凹部９０ｅ及びキャパシタ６５の上部電極から導電性半導体層６６への接続路のための貫通孔９０ｆを形成する。具体的には、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて、下部埋込領域ＢＲ１に凹部９０ｅを形成する。凹部９０ｅは、樹脂体の底面及び側面を有する。また、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて、下部埋込領域ＢＲ１に貫通孔９０ｆを形成する。貫通孔９０ｆは導電性半導体層６６に到達し、導電性半導体層６６が貫通孔９０ｆに現れる。
基板生産物ＳＰに凹部９０ｅ及び貫通孔９０ｆを形成した後に、図１１の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図２０の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィ及び成膜を用いるリフトオフにより、凹部９０ｅ（必要な場合には、貫通孔９０ｆ）内に金属下層４０を形成する。金属下層４０のための金属膜は、例えばめっきといった堆積法により成長され、例えば金を含む。
金属下層４０のための金属膜を堆積した後に、図１２の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図２１の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、基板生産物ＳＰの下部埋込領域ＢＲ１上に第２無機絶縁膜９５ｂを形成する。第２無機絶縁膜９５ｂは、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、及びＳｉＮといったシリコン系無機物を含ことができ、例えば化学気相成長法により堆積される。第２無機絶縁膜９５ｂのための絶縁膜は、ＭＩＭキャパシタの誘電体として利用され、また下部電極のための金属下層４０を覆う。
フォトリソグラフィ及びエッチングを用いる加工を第２無機絶縁膜９５ｂのための絶縁膜に行って、金属下層４０上に位置する貫通孔９４ａ、９４ｂを形成する。貫通孔９４ａは、下部電極のための金属下層４０上に位置すると共に金属下層４０に到達する。貫通孔９４ｂは、貫通孔９０ｆ内の導電性半導体層６６上に位置すると共に導電性半導体層６６に到達する。
また、この加工と同時或いはフォトリソグラフィ及びエッチングを用いる別個の加工により、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の上面に到達する貫通孔９４ｃを第１無機絶縁膜９５ａ及び第２無機絶縁膜９５ｂに形成する。
貫通孔９４ａ、９４ｂ及び９４ｃを形成した後に、図１３の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図２２の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、金属中層５１を形成する。具体的には、金属中層５１のための金属膜は、例えばめっきといった堆積法により成長され、例えば金を含む。金属中層５１は、例えばフォトリソグラフィ、成膜及びエッチングを用いるリフトオフにより形成されることができる。具体的には、金属中層５１は、キャパシタＭＩＭのための誘電体膜上、及び第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の上面上の貫通孔９４ｃ内に設けられる。また、金属中層５１は、第２無機絶縁膜９５ｂ上に設けられて、第３金属体３９の第１部分３９ａ、導電性半導体層６６へのバイアス電圧の供給線、並びにキャパシタＭＩＭの上部電極及び下部電極のための接続線を形成する。
金属中層５１を形成した後に、図１４の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図２３の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、金属中層５１を覆うように樹脂を塗布して、上部埋込領域ＢＲ２を形成する。上部埋込領域ＢＲ２は、樹脂体を含み、樹脂体は、例えば、ＢＣＢ又はポリイミドを含む。上部埋込領域ＢＲ２は、キャパシタＭＩＭを埋め込んで実質的に平坦な上面を有する。また、上部埋込領域ＢＲ２は、引き続く工程で作成される金属上層４１からキャパシタＭＩＭを隔置することを可能にし、この隔置によれば、キャパシタＭＩＭが第１金属体３５及び第２金属体３７上の電気信号を攪乱することを低減する。必要な場合には、上部埋込領域ＢＲ２を形成するに先だって、被覆無機絶縁膜９５ｃを基板ＷＦの全面に気相成長により形成する。被覆無機絶縁膜９５ｃは、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、及びＳｉＮといったシリコン系無機物を含む。
被覆無機絶縁膜９５ｃ及び上部埋込領域ＢＲ２を形成した後に、図１５の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図２４の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィ及びエッチングを含む加工により被覆無機絶縁膜９５ｃ及び上部埋込領域ＢＲ２に貫通孔９６ａ、９６ｂ、９６ｃ及び９６ｄを形成する。貫通孔９６ａは、第１アーム導波路構造６１及び第２アーム導波路構造６２の上面に到達する。貫通孔９６ｂは、キャパシタＭＩＭの上部電極（金属中層５１）に到達する。貫通孔９６ｃは、キャパシタＭＩＭの下部電極（金属下層４０）接続される金属中層５１に到達する。貫通孔９６ｄは、導電性半導体層６６に接続される金属中層５１に到達する。
被覆無機絶縁膜９５ｃ及び上部埋込領域ＢＲ２を加工した後に、図１６の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図２５の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、第３無機絶縁膜９５ｄのための絶縁膜を気相成長により基板ＷＦの全面に形成する。貫通孔９６ａ、９６ｂ、９６ｃ及び９６ｄの金属中層５１に到達する開口をフォトリソグラフィ及びエッチングにより第３無機絶縁膜９５ｄのための絶縁膜に形成して、第３無機絶縁膜９５ｄを得る。第３無機絶縁膜９５ｄは、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、及びＳｉＮといったシリコン系無機物を含む。
第３無機絶縁膜９５ｄを形成した後に、図１７の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図２６の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、金属上層４１を形成する。具体的には、金属上層４１のための金属膜は、例えばめっきといった堆積法により成長され、例えば金を含む。金属上層４１は、例えばフォトリソグラフィ及び成膜により形成されることができる。この成膜は、例えばメッキ法により行われることができ、マスクＭＭを用いて金属上層４１のパターンを規定する。金属上層４１を形成した後に、マスクＭＭを除去する。
これらの工程により、図９の（ａ）部及び（ｂ）部並びに図１８の（ａ）部及び（ｂ）部に示されたマッハツェンダ変調器１４が完成される。
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
以上説明したように、本実施形態によれば、コモンモードを低減可能なマッハツェンダ変調器、及び該マッハツェンダ変調器を含む光変調装置を提供できる。
１１…光変調装置、１３、１４…マッハツェンダ変調器、１５…差動型駆動回路、１７…終端器、ＷＧ１…入力導波路、ＤＰ…分波器、Ａ１ＲＭ…第１アーム導波路、Ａ２ＲＭ…第２アーム導波路、ＭＰ…合波器、ＷＧ２…出力導波路、１９…導電性領域、２１…伝送路、２１ａ…第１ライン、２１ｂ…第２ライン、２１ｃ…第３ライン、２５…キャパシタ、２５ａ…オープンコレクタ回路、２５ｂ…オープンコレクタ回路、２５ｃ…電流源、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ…パッド電極、２６ａ…第１ＭＩＭ素子、２６ｂ…第２ＭＩＭ素子、２６ｃ…第３ＭＩＭ素子、２６ｄ…第４ＭＩＭ素子、２７…伝送線路、２７ａ…第１信号線、２７ｂ…第２信号線、２７ｃ…第１基準電位線、２７ｄ…第２基準電位線、２９…支持体、２９ａ…半導体主面、３１ａ…第１無機絶縁膜、３１ｂ…第２無機絶縁膜、３１ｃ…第３無機絶縁膜、３２ａ、３２ｂ…貫通孔、３４…追加金属体、３５…第１金属体、３６、３８…セグメント電極、３７…第２金属体、３９…第３金属体、４０…金属下層、４１…金属上層、４３…第４金属体、４５…第５金属体、５１…金属中層、４７ａ、４７ｂ…パッド電極、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ…パッド電極、４９ａ、４９ｂ…パッド電極、６１…第１アーム導波路構造、６２…第２アーム導波路構造、６４…差動伝送路、６５…キャパシタ、６６…導電性半導体層、６７…第１導電型半導体層、６８…コア層、６９…第２導電型半導体層、９０…埋込領域、９０ａ…第１樹脂体、９０ｂ…第２樹脂体、９０ｃ…第１開口、９０ｄ…第２開口、９０ｅ…凹部、９０ｆ…貫通孔、９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄ…貫通孔、９５ａ…第１無機絶縁膜、９５ｂ…第２無機絶縁膜、９５ｃ…被覆無機絶縁膜、９５ｄ…第３無機絶縁膜、ＲＬ１…第１終端抵抗、ＲＬ２…第２終端抵抗、ＬＢＩＡＳ…バイアスライン、ＶＢＩＡＳ…バイアス電圧源、ＭＩＭ…キャパシタ、ＴＨ９０ａ、ＴＨ９０ｂ、ＴＨ９０ｃ、ＴＨ９０ｄ、ＴＨ９０ｅ、ＴＨ９０ｆ…スルーホール、Ｖ１Ａ、Ｖ２Ａ…貫通孔、Ｔ１Ｈ、Ｔ２Ｈ…貫通孔、ＳＰ…基板生産物、ＷＦ…基板、ＡＰ１…開口、ＢＲ１…下部埋込領域、ＢＲ２…上部埋込領域、ＭＭ…マスク。

Claims (5)

  1. マッハツェンダ変調器であって、
    第１アーム導波路と、
    第２アーム導波路と、
    前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路にそれぞれ接続された第１金属体及び第２金属体と基準電位のための第３金属体とを含む差動伝送路と、
    前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路を互いに接続する導電性領域と、
    前記導電性領域と前記第３金属体との間に接続されたキャパシタと、
    を備える、マッハツェンダ変調器。
  2. 前記キャパシタは、第１ＭＩＭ素子及び第２ＭＩＭ素子を含み、
    前記差動伝送路は、前記第１ＭＩＭ素子と前記第２ＭＩＭ素子との間を通過する、請求項１に記載されたマッハツェンダ変調器。
  3. 前記導電性領域に接続されて前記導電性領域に電位を与える追加金属体を更に備え、
    前記導電性領域は、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を備える、請求項１又は請求項２に記載されたマッハツェンダ変調器。
  4. 前記第１金属体は、前記第１アーム導波路に沿って延在する部分を有し、
    前記第２金属体は、前記第２アーム導波路に沿って延在する部分を有し、
    前記第３金属体は、前記第１金属体の前記部分と前記第２金属体の前記部分との間を延在する部分を有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載されたマッハツェンダ変調器。
  5. 光変調装置であって、
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載されたマッハツェンダ変調器と、
    前記マッハツェンダ変調器を駆動するオープンコレクタ型の差動型駆動回路と、
    前記マッハツェンダ変調器の前記第１金属体及び前記第２金属体を介して前記差動型駆動回路に接続される終端器と、
    を備える、光変調装置。
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