KR20040015117A - 광자 집적회로 및 그 제조방법 - Google Patents

광자 집적회로 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040015117A
KR20040015117A KR10-2003-7013795A KR20037013795A KR20040015117A KR 20040015117 A KR20040015117 A KR 20040015117A KR 20037013795 A KR20037013795 A KR 20037013795A KR 20040015117 A KR20040015117 A KR 20040015117A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
photons
photon
waveguide
substrate
amorphous silicon
Prior art date
Application number
KR10-2003-7013795A
Other languages
English (en)
Inventor
리유 양
랄프 웨일리
티엔페이 리
Original Assignee
사르노프 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사르노프 코포레이션 filed Critical 사르노프 코포레이션
Publication of KR20040015117A publication Critical patent/KR20040015117A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12035—Materials
    • G02B2006/12061—Silicon
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12166—Manufacturing methods
    • G02B2006/12173—Masking

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

광자 집적회로(10)는, 다수의 광자들로 동작되기 적합하고 상기 광자들에 근사하는 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 적어도 하나의 광자 컴포넌트(30); 및 상기 다수의 광자들로 동작되기 적합하고, 상기 광자들보다 대체로 더 높은 밴드갭 에너지를 갖고 상기 광자들의 에너지에 근사하는 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 상기 적어도 하나의 광자 컴포넌트(30)에 인접하는 동작 물질을 포함하는 적어도 하나의 광자 컴포넌트(50)를 포함한다. 상기 광자들보다 대체로 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 상기 적어도 하나의 광자 컴포넌트(50)는 적어도 하나의 비결정성 실리콘 합금 물질을 포함한다.

Description

광자 집적회로 및 그 제조방법{PHOTONIC INTEGRATED CIRCUIT AND METHOD FOR MAKING SAME}
III-V 반도체 화합물 광자 컴포넌트 또는 소자들을 포함하는 광자 집적회로의 사용은 바람직하다. 이러한 회로들은 원래 모놀리식(monolithic)일 수 있다. 이러한 PIC의 일 예는 많은 채널 카운트들을 포함하는 광 상호연결부 형태일 수 있다.
능동 및 수동 컴포넌트들간의 커플링은 광도파관 장치들을 PIC에 집적하기 위해 극복해야할 근본적인 문제이다. 능동 컴포넌트들은 예를 들어, 레이저 다이오드, 반도체 광 증폭기(SOA) 또는 전자흡수(electroabsorption) 변조기와 같이, 일반적으로 광자 에너지와 밀접한 기능성 물질의 밴드갭을 필요로 하는 것들이다. 수동 컴포넌트들은 광자의 전파보다 대체로 더 높은 기능성 물질의 밴드갭 에너지를 나타내고, 예를 들어 커넥터, 분할기, 커플러, 광전자 스위치, 또는 복조기와 같은 파장 필터링 엘리먼트 또는 파장 선택 엘리먼트 기반의 도파관(waveguide) 형태일 수 있다.
능동 및 수동 컴포넌트들의 집적은 일반적으로 서로 다른 물질의 사용을 필요로 한다. 그러나, 결정 물질에 대한 궁핍 격자(stringent lattice)의 매칭 요구조건 때문에, 다른 광학 특성을 갖는 불균질 물질을 집적하기가 어려울 수 있다.
능동 및 수동 컴포넌트들을 집적하기 위한 현재의 접근법들은 일반적으로 효과적이지 못하고, 예를 들어 나쁜 커플링 및 높은 손실을 초래한다. 따라서, 단일 칩상에 많은 광전자 기능들을 집적하는 노력은 예를 들어, 특히 통신 장치에 있어서 문제가 될 수 있다.
버트 커플링과 방향 커플링을 포함하는 2개의 일반적인 접근법들이 있다. 버트 커플링에서, 도파관 코어 스택은 예를 들어 화학적 에칭을 이용하여 선택적으로 제거될 수 있다. 그리고, 일치되는 수동 도파관 구조는 재성장될 수 있다. 이러한 결합의 단점은 예를 들어 기하학적 결합 구조를 재생성하는 어려움과 더불어 성장 단계의 사용을 포함한다. 선택적으로, 그 상부에 형성되는 활성층을 갖는 대개 연속적인 수동 도파관 구조를 사용할 수 있다. 상기 활성층은 패시브되는 부분에서 선택적으로 에칭되어 제거될 수 있다.
선택적으로, 성장률에서 선택적 영역 성장(SAG) 공정 레버리징 차이와 마스크가 사용될 수 있다.
수직 방향 커플링에 있어서, 별개의 도파관들로서 작용하는 수직면의 서로 다른 에피택셜 층들간의 커플링이 이용될 수 있다. 그러나, 이러한 방법들은 각각 단점들이 있다. 예를 들어, 제조 공정에서 에피택셜 성장의 사용은 적절한 물질 선택을 제한한다. 버트 결합 인터페이스와 같이, 커플링 지점에서의 손실은 예를 들어 인터페이스당 약 2-3dB로 통상 중요하다. 또한, 통상 실현되는 제조 수율은약 20%로 나쁘고, 이러한 기술들과 연동하여 고비용을 초래한다.
따라서, 능동 및 수동 소자를 포함하는 PIC 및 그 제조방법을 제공하는 것이 극히 바람직하다.
본 발명은 광자 집적회로(PIC) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이하에서 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명은 본 발명의 이해를 용이하게 할 것이며, 여기서 참조 부호는 부분들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 a-Si 물질/III-V 능동 소자 불균질 집적의 횡단면도이다.
도 2는 종래 기술을 이용하여 a-SiCX를 포함하는 도파관 물질을 형성하기 위해 PECVD 공정에 이용되는 CH4대 SiH4비율의 함수로서 달성될 수 있는 굴절률을나타내는 그래프이다.
도 3은 종래 기술을 이용하여 a-SiNX를 포함하는 도파관 물질을 형성하기 위해 PECVD 공정에 이용되는 N2대 SiH4비율의 함수로서 달성될 수 있는 굴절률을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PIC를 나타낸다.
도 5는 코어 지수의 함수로서 통상의 형태 손실을 나타낸다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 광자 집적회로(PIC)를 위한 몇가지 가능한 제한 없는 예들을 나타낸다.
광자 집적회로는, 다수의 광자로 동작되기에 적합하고 광자 에너지에 근사하는 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 적어도 하나의 광자 컴포넌트; 및 다수의 광자로 동작되기 적합하고, 광자보다 대체로 더 높은 밴드갭 에너지를 가지며 광자 에너지에 근사하는 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 적어도 하나의 광자 컴포넌트에 인접하는 동작 물질을 포함하는 적어도 하나의 광자 컴포넌트를 포함하며, 상기 광자보다 대체로 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 상기 적어도 하나의 광자 컴포넌트는 합금 물질 기질의 적어도 하나의 비결정성 실리콘을 포함한다.
본 발명의 도면 및 상세한 설명은 본 발명을 명확히 이해하기 적합한 엘리먼트들을 도시하기 위해 간략화 되었고, 명확히 하기 위해, 통상의 광자 소자, 광자 집적회로(PIC), 광도파관 및 이와 관련된 제조방법에 사용되는 많은 다른 엘리먼트들이 생략되었음을 이해할 수 있을 것이다. 통상의 당업자는 본 발명을 구현하기위한 바람직한 및/또는 요구되는 다른 엘리먼트들을 인지할 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 엘리먼트들은 종래 기술에서 알려져 있고, 본 발명을 좀 더 잘 이해하도록 돕지 못하므로, 그러한 엘리먼트들의 설명은 여기에 제공되지 않는다. 본 명세서는 통상의 당업자에게 알려진 상기한 소자, PIC, 도파관 및 방법들의 모든 수정 및 변형예들에 직접 관련된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비결정성 실리콘(a-Si) 물질은 모놀리식 집적된광전자 제품의 능동 및 수동 소자 컴포넌트들에 유연하고, 지수 매칭된, 저손실의 도파관 커플링을 제공하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비결정성 실리콘(a-Si) 물질은, a-SiCX(여기서, 0<x<1), a-SiNy(여기서, 0<y<1.33), a-SiOZ(여기서, 0<z<2) 및 a-SiGeW(여기서, 0<w<1)와 같은 합금 기질의 a-Si:H와 a-Si:F를 포함하고, 광전자 제품의 능동 및 수동 컴포넌트들을 집적하기 위한 도파관을 형성하는데 이용될 수 있다. a-Si 물질은 비결정성 때문에 결정 물질의 격자 매칭 요구조건을 갖지 않는다. 더욱이, 예를 들어 1.5 내지 4의 대체로 연속적인 광학 지수 동조력(tune ability)은 종래 기술과 비교하여 능동 컴포넌트와의 개선된 인덱스 매칭 및 저손실 도파관 커플링을 제공한다.
본 발명의 일 실시에에 따른 a-Si:H 또는 a-Si:F 합금 기반과 같은 a-Si 물질 도파관은 플라즈마 강화 화학적 기상증착(PECVD)을 이용하여 제조될 수 있으며, 저손실 도파관 구조의 개발에 허용될 수 있는 낮은 고유 광 흡수계수(약 1.55㎛에서 0.1cm-1)를 갖는다. a-Si 물질의 전자 및 광학 특성들은 스퍼터링 또는 PECVD와 같은 도파관 형성 방법에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 스퍼터링된 a-Si은 일반적으로 금지 밴드(forbidden band)에서 높은 밀도 상태를 갖고 1.55㎛에서 10cm-1보다 큰 광 흡수계수를 갖도록 특성화된다. 그러나, PECVD a-Si 물질은 1.3 내지 1.55㎛ 범위와 같이, 적외선 파장에서 더 낮은 흡수계수를 나타낸다.
이러한 a-Si 물질의 경우, 1.55㎛의 동작 파장에서 광 흡수가 낮은 것이 바람직하며, 관련 기술의 통상의 당업자에 의해 저손실 및 양호한 광 전송 특성을 달성할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, a-Si에 상응하는 흡수계수는 대략 0.1cm-1일 수 있고, 예를 들어 1.55㎛에서 약 0,5dB/cm의 도파관 손실을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, a-Si 물질 PECVD 공정에서 다른 화학 약품들과 함께 SiH4, CH4, CO2, N2, NH3, 또는 N2O와 같은 플라즈마 분해를 수행하는 메인 가스를 혼합함으로써, 더 낮은 굴절률을 갖는 더 넓은 에너지 갭을 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 a-Si/III-V 반도체 능동 불균질 집적 소자(10)의 횡단면을 나타낸다. 상기 집적소자(10)는 기판(20), 다중 양자 웰(MQW) 층(40)을 포함할 수 있는 능동 소자(30) 및 a-Si 물질 도파관(50)을 포함한다.
기판(20)은 PIC를 위한 기본 구조를 형성하는 예를 들어, InP, GaAs 또는 GaN, 또는 c-Si와 같이 적절한 종래의 반도체 기판 형태일 수 있다. 능동 소자(30)는 예를 들어, 반도체 레이저와 같이, 종래 형태의 III-V 반도체 능동 컴포넌트 또는 소자일 수 있다. 이러한 기판 및 능동 소자들의 형성 및 사용은 관련 기술의 통상의 당업자에 의해 잘 이해될 수 있다.
도파관(50)은 a-SiCX(여기서, 0<x<1), a-SiNy(여기서, 0<y<1.33), a-SiOZ(여기서, 0<z<2) 및 a-SiGeW(여기서, 0<w<1)와 같은 합금 기질의 a-Si:H와 a-Si:F를 포함하는 비결정성 실리콘(a-Si) 물질로 형성될 수 있다. 도파관(50)은 1.3 또는1.55㎛와 같은 동작 범위에서 사용하기 적합하다. 이러한 도파관의 형성 및 사용은 관련 기술의 통상의 당업자에 의해 잘 이해될 수 있다.
예를 들어, 도파관(50)은 c-Si 웨이퍼상에 증착되는 약 3.2의 굴절률을 갖는 a-Si 합금 물질 하부 피복층상에 증착되는 약 3.4의 굴절률을 갖는 a-Si 합금 물질층 형태일 수 있다. 상기 a-Si 합금 하부 피복층은 약 1㎛ 두께이고, a-Si:H 합금 코어는 약 0.5㎛ 두께일 수 있다. 약 3.2의 굴절률을 갖는 a-Si 합금 물질이 피복층으로 제공될 수 있고, 예를 들어 약 1㎛의 두께를 갖는다. a-Si 합금 하부 및 상부 피복은 예를 들어, SiH4또는 N2의 RF 또는 DC 플라즈마 보조 분해를 이용하여 형성될 수 있다(도 4 참조). N2의 경우, 기판 온도를 약 250℃로 유지하면서, 약 0.9의 N2대 SiH4유량을 이용할 수 있다. a-Si 합금 코어층을 형성하기 위해, 상기 기판 온도를 약 250℃로 유지하면서, 상기 N2대 SiH4유량이 약 0.45일 수 있다. 처리 압력은 약 1.5 torr이고, 예를 들어 13.56 ㎒ RF 전력이 약 50W로 유지된다.
도파관 및 그 코어는 예를 들어, 평면형 비결정성 스택의 표준 포토리소그래픽 패터닝 및 플라즈마 에칭을 이용하여 형성될 수 있다. 기계적 연마와 같은 표준 평탄화 단계는 예를 들어 커플링 손실을 추가로 감소시키는데 이용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 집적소자(10)의 a-Si 물질 도파관(50) 사용은 몇가지 장점들을 제공한다. 예를 들어, 상기 a-Si 물질 도파관(50)의 굴절률은 다양한 III-V 반도체 능동 컴포넌트들에 비해 용이하게 바뀔 수 있다. 또한, a-Si 물질의 사용은 일반적으로 예를 들어 250℃의 에피택셜 성장과 비교해 볼 때, 능동형 III-V 반도체 소자의 용이한 집적, 낮은 광학 커플링 손실, 비교적 저온 처리 기술의 사용, 및 비교적 저비용, 고수율의 제조 공정을 제공한다.
도 2는 a-SiCX를 포함하는 도파관을 형성하기 위해 PECVD에 사용되는 CH4대 SiH4비율의 함수로서 달성될 수 있는 굴절률을 나타내는 그래프이다. 또한, 도 3은 a-SiNy를 포함하는 도파관 물질을 형성하기 위해 PECVD 공정에 사용되는 N2대 SiH4비율의 함수로서 달성될 수 있는 굴절률을 나타내는 그래프이다. 따라서, a-Si 물질 도파관(50)은 소자(30)와 같은 특정 형태의 III-V 반도체 소자와 함께 사용하기 적합한 바람직한 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다(도 1 참조).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PIC(600)를 나타낸다. PIC(600)는 일반적으로 능동 소자(610) 및 그 상부에 형성되는 수동 소자(620)를 갖는 기판(650)을 포함한다. 기판(650)은 예를 들어, c-Si 또는 적절한 반도체 화합물과 같이 적합한 형태일 수 있다. 능동 소자(610)는 다중 양자 웰들을 포함하는 예를 들어 반도체 레이저 형태일 수 있다. 소자(620)는 a-SiNy도파관과 같이, 도파관 형태일 수 있다. 소자(610)는 관련 기술의 당업자에 의해 종래에 이해될 수 있는 것처럼, 콘택(630)과 미러(640)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시에에 따른 소자들(610, 620)간의 인터페이스는 종래 기술에 알 수 있듯이 인덱스 매칭될 수 있으며, 소자(620)는 도 1 내지 도 3에서 설명한 바와 같이, 낮은 광 흡수를 제공할 수 있다. 또한, 예를 들어 굴절률(Δn)< 0.01, 반사율(R)< 10-5의 차이와 같이, 낮은 인터페이스 반사를 이룰 수 있고 능동 컴포넌트(610)와 함께 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 소자(620)의 형성을 위한 PECVD의 이용은 소자(610, 620) 인터페이스에서 소자(61)와의 개선된 표면 형태를 제공하고, 예를 들어 스퍼터링과 반대로 낮은 인터페이스 산란 손실을 제공한다. 예컨대, 도 5는 코어 지수의 함수로서 통상의 형태 손실을 나타낸다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 관련 기술의 당업자에게 명백한 것처럼, 도 5에 나타낸 코어 지수들은 PECVD 공정에서 SiH4및 CH4또는 N2를 이용하여 달성될 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 광자 집적회로(PIC)를 위한 몇가지 가능한 제한없는 예들을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모놀리식 집적 동조가능 레이저 모듈(800)의 블록도를 나타낸다. 동조가능 레이저 모듈(800)의 위상(810)과 분배 브레그(Bragg) 반사기 격자 영역(820)은 지수 매칭된 플라즈마 강화 화학적 기상증착된 a-Si 물질을 이용하여 실현될 수 있다. 또한, 게인 영역(830)은 예를 들어 종래 형태의 III-V 반도체 물질을 이용하여 실현될 수 있다.
도 7은 레이저와 같은 전송 소스(910)에 결합된 도파관(950)을 나타낸다. 커플러(960)는 광 검출기(930, 940)에 결합된다. 도파관(950) 및 커플러(960)는 플라즈마 강화 화학적 기상증착된 a-Si 물질로 이루어지고, 레이저(910)와 검출기(930, 940)는 종래 기술에서 알려진 바와 같은 III-V 반도체 물질로 이루어질 수 있다.
도 8은 도파관(1010), 커플링 레이저(1020) 및 전자흡수 변조기(1030)를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 PIC(1000)를 나타낸다. 도파관(1010)은 지수 매칭된 플라즈마 강화 화학적 기상증착된 a-Si 물질로 이루어질 수 있고, 레이저(1020)와 EA 변조기(1030)는 예를 들어, III-V 반도체 물질 형태로 이루어진다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PIC(1100)를 나타낸다. PIC(1100)는 일반적으로 능동 컴포넌트(1110, 1120)와 서로 인접 형성된 소자들(1110, 1120)을 광학적으로 결합하는 수동 컴포넌트(1130)를 갖는 기판(1105)을 포함한다. 기판(1105)은 c-Si 형태일 수 있다. 능동 컴포넌트(1110, 1120)는 III-V 반도체 능동 소자 형태일 수 있다. 수동 컴포넌트(1130)는, a-SiCX(여기서, 0<x<1), a-SiNy(여기서, 0<y<1.33), a-SiOZ(여기서, 0<z<2) 및 a-SiGeW(여기서, 0<w<1)와 같은 a-Si:H 및 a-Si:F 기질의 합금과 같이, 플라즈마 강화 화학적 기상증착된 비결정성 실리콘(a-Si) 물질 도파관 형태일 수 있다. 컴포넌트(1110, 1120)는 종래 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 그리고, 도파관(1130)은 전술한 바와 같이 플라즈마 강화 화학적 기상증착을 이용하여 형성될 수 있다. 관련 기술의 당업자에 의해 알 수 있는 바와 같이, 예를 들어 에피택셜 성장과 비교하여 볼 때, 도파관(1130)의 형성과 관련하여 더 낮은 처리 온도를 이용할 수 있기 때문에, 도파관(1130)의 형성은 형성된 소자들(1110, 1120)에 역효과를 주지 않는다.
본 발명의 사상 또는 범주를 벗어남이 없이 본 발명의 장치 및 공정에서 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음은 통상의 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주내에서 본 발명의 변형 및 수정을 포함할 수 있다.

Claims (10)

  1. 다수의 광자들로 동작되기 적합하고 상기 광자들의 에너지에 근사하는 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 적어도 하나의 광자 컴포넌트; 및
    상기 다수의 광자들로 동작되기 적합하고, 상기 광자들보다 대체로 더 높은 밴드갭 에너지를 갖고 상기 광자들의 에너지에 근사하는 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 상기 적어도 하나의 광자 컴포넌트에 인접하는 동작 물질을 포함하는 적어도 하나의 광자 컴포넌트를 포함하고, 상기 광자들보다 대체로 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 상기 적어도 하나의 광자 컴포넌트는 합금 물질 기질의 적어도 하나의 비결정성 실리콘을 포함하는 광자 집적회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 합금 물질 기질의 비결정성 실리콘은 플라즈마 강화 화학적 기상증착되는 것을 특징으로 하는 광자 집적회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 합금 물질 기질의 비결정성 실리콘은 합금 기질의 a-Si:H 및 a-Si:F로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 집적회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 합금 물질 기질의 비결정성 실리콘은 수소화 또는 플루오르화된 a-SiCX(여기서, 0<x<1), a-SiNy(여기서, 0<y<1.33), a-SiOZ(여기서, 0<z<2) 및 a-SiGeW(여기서, 0<w<1)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 집적회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광자들의 에너지에 근사하는 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 상기 적어도 하나의 광자 컴포넌트는 다수의 III-V형 반도체 소자들을 포함하고, 상기 광자들보다 대체로 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 상기 적어도 하나의 광자 컴포넌트는 상기 III-V형 반도체 소자들과 서로 광학적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 광자 집적회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광자들의 에너지에 근사하는 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 상기 적어도 하나의 광자 컴포넌트는, 광자 전송 소스, 전자흡수 변조기, 반도체 광 증폭기, 게인 영역 및 광자 검출기로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 집적회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광자들보다 대체로 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 동작 물질을 포함하는 상기 적어도 하나의 광자 컴포넌트는, 커넥터 기반의 도파관, 분할기 가빈의 도파관, 파장 필터링 엘리먼트, 파장 선택 엘리먼트, 분배 브레그 격자 반사기, 위상 영역으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 집적회로.
  8. 기판상에 적어도 하나의 III-V형 반도체 소자를 형성하는 단계; 및
    플라즈마 강화 화학적 기상증착을 이용하여 상기 기판상에 적어도 하나의 비결정성 실리콘 물질 도파관을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 도파관은 상기 적어도 하나의 III-V형 반도체 소자에 광학적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 광자 집적회로의 형성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비결정성 실리콘 물질은 합금 기질의 a-Si:H 및 a-Si:F로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 집적회로의 형성 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 비결정성 실리콘 물질은 수소화 또는 플루오르화된 a-SiCX(여기서, 0<x<1), a-SiNy(여기서, 0<y<1.33), a-SiOZ(여기서, 0<z<2) 및 a-SiGeW(여기서, 0<w<1)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광자 집적회로의 형성 방법.
KR10-2003-7013795A 2001-04-27 2002-04-26 광자 집적회로 및 그 제조방법 KR20040015117A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US???? 1999-07-23
US28727701P 2001-04-27 2001-04-27
US60/287,277 2001-04-27
PCT/US2002/013416 WO2002088800A1 (en) 2001-04-27 2002-04-26 Photonic integrated circuit (pic) and method for making same
US10/134,672 US6788721B2 (en) 2001-04-27 2002-04-26 Photonic integrated circuit (PIC) and method for making same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040015117A true KR20040015117A (ko) 2004-02-18

Family

ID=26832557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-7013795A KR20040015117A (ko) 2001-04-27 2002-04-26 광자 집적회로 및 그 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6788721B2 (ko)
EP (1) EP1381893A4 (ko)
JP (1) JP2005508014A (ko)
KR (1) KR20040015117A (ko)
WO (1) WO2002088800A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6723573B2 (en) * 2002-08-16 2004-04-20 Sarnoff Corporation Photonic devices and PICs including sacrificial testing structures and method of making the same
EP1634107A4 (en) * 2003-04-23 2006-05-24 Dewell Corp METHOD AND SYSTEM FOR COUPLING WAVEGUIDES
US7181109B2 (en) * 2004-03-01 2007-02-20 Sernoff Corporation Photonic device and method for making same
US7368062B2 (en) * 2004-09-17 2008-05-06 Avago Technologies Fiber Ip Pte Ltd Method and apparatus for a low parasitic capacitance butt-joined passive waveguide connected to an active structure
US20070147761A1 (en) * 2005-10-07 2007-06-28 Kwakernaak Martin H Amorphous silicon waveguides on lll/V substrates with barrier layer
US7657143B2 (en) * 2005-10-07 2010-02-02 Novatronix Corporation Method for improving refractive index control in PECVD deposited a-SiNy films
JP5317122B2 (ja) * 2009-09-02 2013-10-16 独立行政法人産業技術総合研究所 単一光子発生装置
US9885832B2 (en) 2014-05-27 2018-02-06 Skorpios Technologies, Inc. Waveguide mode expander using amorphous silicon
US9977188B2 (en) 2011-08-30 2018-05-22 Skorpios Technologies, Inc. Integrated photonics mode expander
US9097846B2 (en) * 2011-08-30 2015-08-04 Skorpios Technologies, Inc. Integrated waveguide coupler
US9690122B2 (en) 2014-02-26 2017-06-27 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Optical semiconductor device
KR20190033282A (ko) * 2017-09-21 2019-03-29 삼성전자주식회사 증폭 도파 장치 및 이를 포함한 빔 스티어링 장치
CN108267820B (zh) * 2018-01-18 2020-01-17 武汉电信器件有限公司 一种硅基光子集成结构和制备方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60162207A (ja) * 1984-02-01 1985-08-24 Hitachi Ltd 光導波路およびその製造方法
US4695859A (en) * 1986-10-20 1987-09-22 Energy Conversion Devices, Inc. Thin film light emitting diode, photonic circuit employing said diode imager employing said circuits
US4695112A (en) * 1986-12-29 1987-09-22 Chrysler Motors Corporation Printed circuit board, edgeboard connector therefor
US5300788A (en) * 1991-01-18 1994-04-05 Kopin Corporation Light emitting diode bars and arrays and method of making same
US5301204A (en) * 1992-09-15 1994-04-05 Texas Instruments Incorporated Porous silicon as a light source for rare earth-doped CaF2 laser
US5384795A (en) * 1992-09-15 1995-01-24 Texas Instruments Incorporated Light emission from rare-earth element-doped CaF2 thin films by electroluminescence
JP2915724B2 (ja) 1992-11-25 1999-07-05 シャープ株式会社 表示装置
US5416861A (en) * 1994-04-29 1995-05-16 University Of Cincinnati Optical synchronous clock distribution network and high-speed signal distribution network
DE4441973C2 (de) * 1994-11-25 2000-01-05 Tuhh Tech Gmbh Lichtwellenleitende Struktur auf einem Substrat
JP2682482B2 (ja) * 1994-12-15 1997-11-26 日本電気株式会社 化合物半導体集積回路の製造方法
JP3025179B2 (ja) * 1995-09-28 2000-03-27 キヤノン株式会社 光電変換素子の形成方法
DE69708463T2 (de) * 1996-02-27 2002-05-16 Canon K.K., Tokio/Tokyo Photovoltaische Vorrichtung, die ein undurchsichtiges Substrat mit einer spezifischen unregelmässigen Oberflächenstruktur aufweist
US5995261A (en) * 1996-08-22 1999-11-30 Lucent Technologies Inc. Capacitors on dielectric feedthrus for metal packages
JP2000332350A (ja) * 1999-05-19 2000-11-30 Hitachi Cable Ltd グレーティング導波路一体型アクティブデバイス
US6219470B1 (en) * 1999-09-23 2001-04-17 Xiang Zheng Tu Wavelength division multiplexing transmitter and receiver module
US6483863B2 (en) * 2001-01-19 2002-11-19 The Trustees Of Princeton University Asymmetric waveguide electroabsorption-modulated laser

Also Published As

Publication number Publication date
US6788721B2 (en) 2004-09-07
EP1381893A4 (en) 2005-07-20
US20020176467A1 (en) 2002-11-28
WO2002088800A1 (en) 2002-11-07
EP1381893A1 (en) 2004-01-21
JP2005508014A (ja) 2005-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8290014B2 (en) Active photonic device
US5701379A (en) Waveguide type semiconductor photodetecting device and fabrication process therefor
US6289030B1 (en) Fabrication of semiconductor devices
US4820655A (en) Method for manufacturing semiconductor optical integrated device with optical waveguide regions
US11067748B2 (en) Guide transition device and method
KR20040015117A (ko) 광자 집적회로 및 그 제조방법
US20050145965A1 (en) Light receiving element and method of manufacturing the same
CN106711761A (zh) 一种dfb半导体激光器制备方法及制得的激光器
CA2365209A1 (en) Method for micro-fabricating a pixelless infrared imaging device
US20090238517A1 (en) Monolithically integrated optical devices with amorphous silicon arrayed waveguidi gratings and INGaAsP gain
US6893891B2 (en) Process for fabricating a semiconductor diffraction grating using a sacrificial layer
US20050008315A1 (en) Optical waveguide crossing and method of making same
EP0651279B1 (en) Nanosecond fast electrically tunable fabry-perot filter
Fedeli et al. Incorporation of a Photonic Layer at the Metallizations Levels of a CMOS Circuit
US6723573B2 (en) Photonic devices and PICs including sacrificial testing structures and method of making the same
JP7517738B2 (ja) 狭線幅レーザー
EP0531215B1 (fr) Dispositif optoélectronique à guide optique et à photodétecteur intégrés
JPH1131863A (ja) 回折格子の製造方法及びそれを用いて製造した半導体レーザ及びそれを用いた光応用システム
WO2004034108A1 (en) Lithium niobate grating structure with high refractive index overlay
CN108808442A (zh) 多波长分布反馈半导体激光器阵列及制备方法
JP2682482B2 (ja) 化合物半導体集積回路の製造方法
US20230420916A1 (en) Heterogeneously integrated photonic platform with improved thermal performance
CN118311723A (zh) 一种在硅上实现激光器和波导高效光耦合的方法
Baets et al. Integration of photonic functions in and with silicon
JPH06244449A (ja) 集積型光検出器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application