JP6020295B2 - Si光集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(付記1)少なくとも表面がi型単結晶Si層である基板と、前記i型単結晶Si層に設けられ、i型Si層で分離された第1のp型Si層と第2のp型Si層と、前記第1のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第1の光機能素子部と、前記第2のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第2の光機能素子部と、前記第1の光機能素子部と前記第2の光機能素子部との間に設けられたi型Ge層からなる接続導波路部とを有することを特徴とするSi光集積回路装置。
(付記2)前記第1の光機能素子部の前記接続導波路部と接する面と反対側の面に、バットジョイント接続されたSiリブ型導波路部を有することを特徴とする付記1に記載のSi光集積回路装置。
(付記3)前記第1のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第1の光機能素子部が、p型Siコンタクト層、n型Ge活性層及びn型Geコンタクト層を備えた半導体光増幅器であり、且つ、前記第2のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第2の光機能素子部が、p型Siコンタクト層、i型Ge光吸収層及びn型Geコンタクト層を備えたPIN型フォトダイオードであることを特徴とする付記1または付記2に記載のSi光集積回路装置。
(付記4)前記第1のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第1の光機能素子部が、p型Siコンタクト層、i型Ge光吸収層及びn型Geコンタクト層を備えた電界吸収型変調器であり、且つ、前記第2のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第2の光機能素子部が、p型Siコンタクト層、n型Ge活性層及びn型Siクラッド層を備えた半導体レーザであることを特徴とする付記1または付記2に記載のSi光集積回路装置。
(付記5)前記n型Siクラッド層が、n型多結晶Siクラッド層であることを特徴とする付記4に記載のSi光集積回路装置。
(付記6)前記基板が、Si単結晶上にSiO2膜を介して前記単結晶Si層が設けられたSOI基板であることを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか1に記載のSi光集積回路装置。
(付記7)少なくとも表面がi型単結晶Si層である基板にp型不純物をイオン注入するとともに活性化アニールを行って、前記i型単結晶Si層にi型Si層で分離された第1のp型Si層及び第2のp型Si層を形成する工程と、前記i型単結晶Si層上にi型Ge層を成長する工程と、前記i型Ge層に選択的にn型不純物を注入して第1のn型Ge層を形成する工程と、前記i型Ge層に選択的にn型不純物を前記第1のn型Ge層と異なった深さに注入してi型Ge層からなる接続導波路部により前記第1のn型Ge層と分離された第2のn型Ge層を形成する工程と、活性化アニールを施すことによって、前記第1のn型Ge層及び前記第2のn型Ge層に注入した不純物を一括して活性化する工程とを有することを特徴とするSi光集積回路装置の製造方法。
(付記8)前記第1のp型Si層及び第2のp型Si層を形成する工程の前に、前記i型単結晶Si層をエッチングしてSiリブ型導波路を形成する工程を有することを特徴とする付記7に記載のSi光集積回路装置の製造方法。
(付記9)前記i型Ge層を成長する工程が、前記Siリブ型導波路のコア層に対して前記i型Ge層をバットジョイント接合する工程であることを特徴とする付記8に記載のSi光集積回路装置の製造方法。
(付記10)前記第1のn型Ge層或いは前記第2のn型Ge層の一方の表面を除去する工程と、前記表面が除去されたn型Ge層の除去部にn型多結晶Si層を堆積する工程とをさらに有することを特徴とする付記7乃至付記9のいずれか1に記載のSi光集積回路装置の製造方法。
2 第1の光機能素子部
3 接続導波路部
4 第2の光機能素子部
5 シリコン基板
6 酸化膜
7 単結晶Si層
8,9 n型Ge層
10 i型Ge層
11,12 p型Si層
13 i型Si層
14,16 n側電極
15,17 p側電極
21 Si基板
22 BOX層
23 i型Si層
24 Siリブ型導波路
25 コア層
26 スラブ部
27,34,36 イオン注入マスク
28,29 p型Si層
30 エッチングマスク
31 i型Si分離層
32 選択成長マスク
33 i型Ge層
35 n+型Ge活性層
37 n+型Ge層
38 i型Ge光吸収層
39 i型Ge光導波層
40 SiO2クラッド層
41 TiN膜
42,44 n側電極
43,45 p側電極
51 i型Ge光吸収層
52 n+型Geコンタクト層
53 i型Ge光導波層
54 n+型Ge活性層
55 n+型Siクラッド層
56 SiO2クラッド層
57 TiN膜
58,60 n側電極
59,61 p側電極
Claims (5)
- 少なくとも表面がi型単結晶Si層である基板と、
前記i型単結晶Si層に設けられ、i型Si層で分離された第1のp型Si層及び第2のp型Si層と、
前記第1のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第1の光機能素子部と、
前記第2のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第2の光機能素子部と、
前記第1の光機能素子部と前記第2の光機能素子部との間に設けられたi型Ge層からなる接続導波路部と
を有することを特徴とするSi光集積回路装置。 - 前記第1の光機能素子部の前記接続導波路部と接する面と反対側の面に、バットジョイント接続されたSiリブ型導波路部を有することを特徴とする請求項1に記載のSi光集積回路装置。
- 前記第1のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第1の光機能素子部が、p型Siコンタクト層、n型Ge活性層及びn型Geコンタクト層を備えた半導体光増幅器であり、且つ、
前記第2のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第2の光機能素子部が、p型Siコンタクト層、i型Ge光吸収層及びn型Geコンタクト層を備えたPIN型フォトダイオードである
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のSi光集積回路装置。 - 前記第1のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第1の光機能素子部が、p型Siコンタクト層、i型Ge光吸収層及びn型Geコンタクト層を備えた電界吸収型変調器であり、且つ、
前記第2のp型Si層をコンタクト層としてその上に設けられたGe層を含む第2の光機能素子部が、p型Siコンタクト層、n型Ge活性層及びn型Siクラッド層を備えた半導体レーザである
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のSi光集積回路装置。 - 少なくとも表面がi型単結晶Si層である基板にp型不純物をイオン注入するとともに活性化アニールを行って、前記i型単結晶Si層にi型Si層で分離された第1のp型Si層及び第2のp型Si層を形成する工程と、
前記i型単結晶Si層上にi型Ge層を成長する工程と、
前記i型Ge層に選択的にn型不純物を注入して第1のn型Ge層を形成する工程と、
前記i型Ge層に選択的にn型不純物を前記第1のn型Ge層と異なった深さに注入してi型Ge層からなる接続導波路部により前記第1のn型Ge層と分離された第2のn型Ge層を形成する工程と、
活性化アニールを施すことによって、前記第1のn型Ge層及び前記第2のn型Ge層に注入した不純物を一括して活性化する工程と、
を有することを特徴とするSi光集積回路装置の製造方法。
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