JP2002536850A

JP2002536850A - シリコン発光装置とその製造方法

Info

Publication number: JP2002536850A
Application number: JP2000599103A
Authority: JP
Inventors: ジャン−ルイポトラ，; エレーヌウルメー，; ノエルマニェア，; エマニュエルアジ，
Original assignee: コミツサリアタレネルジーアトミーク
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2002-10-29
Also published as: FR2789496B1; FR2789496A1; DE60002302T2; DE60002302D1; WO2000048275A1; EP1151507B1; EP1151507A1; US6570187B1

Abstract

(57)【要約】本発明はシリコンの少なくとも１つの活性領域を有する光導波装置と前記活性領域で光子を生み出す手段に関する。本発明によると、光子を生み出す手段は、活性領域で形成されたダイオード（２２ｃ、２２ｄ）を具備する。さらに、その装置はダイオードで注入されたキャリアを閉じこめる手段を具備し、活性領域のシリコンは単一結晶から成っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明はシリコンを基礎とした活性領域を有する光導波装置とその製造方法に
関する。活性領域は、その装置において光が発生して／または導かれる領域を意味する
。本発明は、光学または電界発光ダイオード、レーザーまたは光検出器のような
光学またはオプトエレクトロニクスの構成要素の製造に適用することができる。活性領域にシリコンが使用されていることに関連して、本発明の特に好適な適
用は、電子部品と光学部品の両方を兼備する集積回路の製造である。実際に、電
子部品は主として、本質的に半導体特性を有するシリコンから製造され、その適
用に関連した広範囲に及ぶ技術的進歩によるところが大きい。

【０００２】

【従来技術】

上述のように、シリコンは、電子部品の製造または半導体を用いた集積回路で
非常に広く利用されている。しかし、発光用素子を用いる、複数の適用に関しては、シリコンは不適切であ
る。

【０００３】実際に、シリコンは、間接禁制帯をもつ半導体であり、光を発生させる素早い
キャリアの再結合、つまり、電子−正孔対には不向きである。電子と正孔が、互
いに導かれるとき、たとえば、シリコンで形成されたＰ−Ｎ接合に直接極性を与
えるとき、それらの平均的な再結合時間は、数マイクロ秒またはそれ以上である
。実際に、キャリアの再結合現象は、発光再結合よりも、他の素早く起こる過程
が主体である。これらの過程は、本質的に欠陥および不純物上のキャリアの非発
光性再結合に該当する。たとえ欠陥と不純物の濃度が低いとしても、欠陥と不純物は、重要な役割を果
たす。キャリアは、半導体内を大きな距離にわたって移動するので、欠陥または
不純物と衝突する確率は高い。

【０００４】したがって、適用によっては、シリコンは、たとえば、ガリウムヒ素（ＧａＡ
ｓ）のような直接禁制帯をもった別の半導体物質によって置き換えられる必要が
ある。目安として、この半導体においては、電子−正孔対の平均的な再結合時間
は１ナノ秒前後である。

【０００５】ガリウムヒ素は、しかしながら、高価な物質であり、また、使用が容易でない
物質である。

【０００６】特定の場合と使用条件で、発光装置または導光装置を作るためにシリコンを使
用することが提案されている。このようなシリコンの使用例は、特に、本説明の
巻末にて詳細に述べられている参考文献資料（１）から（７）において採りあげ
られている。

【０００７】参考文献はシリコンの発光効率を上げることを可能にする技術を提案している
。それにもかかわらず、これらの技術は、構成要素を作り上げるための要件を一
般的に満足していない。

【０００８】より具体的には、資料（６）と（７）は、ますます超小型電子技術分野で使用
されるようになってきている、絶縁体を覆うシリコン型の基板から作られた発光
装置（ＳＯＩ−シリコンオンインシュレイター）について記載している。し
かし、低温度の動作条件と発光装置の等方性は、回路で使用する構成要素として
の適用性にとっては障害にもなる。

【０００９】［発明の詳細な説明］本発明の目的は、シリコンを基礎として超小型電子技術分野の固有の共通技術
によって製造されうる、発光も導光も可能な装置を提案することである。別の目的は、他の光学部品または電子部品に関連した、回路の単体部品または
集積部品として使用されうるような装置を提案することである。

【００１０】別の目的は、向上した発光出力を具備し、常温で動作可能な装置を提供するこ
とである。

【００１１】別の目的は、発明による装置を製造するための過程を提案することである。

【００１２】これらの目的を達成するために、本発明の目標は、請求項１に規定されたよう
なさらに精密な光導波装置である。請求項２から１６は、その装置の詳細な実施
例を示す。

【００１３】発明で述べられた装置は、キャリアが発光しないセンターと遭遇する確率を減
少させるように、制限された領域、つまり、活性領域内にキャリアを閉じこめる
長所と、この領域でキャリアに短い寿命の発光源を提供する長所を有する。

【００１４】短い寿命とは、活性領域で欠陥または不純物との放射性再結合の確率に対する
寿命よりも短い寿命の意味である。

【００１５】その活性領域は、たとえば、第１、第２絶縁層の間に積層されたシリコンの薄
い連続膜である。この膜は、好ましくは、良好な発光性を有する単一結晶から成
る。

【００１６】記載された装置の詳細な実施例によると、そのキャリアを閉じこめるために使
用される手段は、第１、第２絶縁層を有し、活性領域と絶縁層を有するアセンブ
リ全体は、光学的層厚ｅを有する。ｅ＝ｋλ／２ただし、ｋは自然数である。

【００１７】所定の波長λで動作する装置に適用されたこの実施例では、光は活性領域で閉
じこめられる。特に活性領域がシリコンの薄い層である場合には、光は絶縁層の
全反射によって、この領域の主要面に沿って伝播する。その主要面は、ほぼ絶縁
層面に平行な活性領域の面と定義される。

【００１８】全反射は、活性領域内の物質（Ｓｉ）と絶縁層に用いられる物質（例えばＳｉ
Ｏ_２）の間の適切なステップインデックスによって得ることができる。

【００１９】絶縁層またはシリコンの活性領域の光学的な層厚ｅは、ｅ＝ｋλ／２、ただし
ｋは整数として波長λに適応される。

【００２０】本発明の変形例によると、伝播は、主要面と垂直に伝わることもある。この場
合、その装置はさらに、少なくとも１つの第１、第２絶縁層の自由表面上に配置
された少なくとも１つの反射鏡を具備した光を反射する手段を有する。

【００２１】より正確に言えば、光を反射させる手段は、異なる透過係数を有する第１、第
２の反射鏡を具備した、第１絶縁層の自由表面上に配置された第１反射鏡と第２
絶縁層の自由表面上に配置された第２反射鏡を具備することが可能である。

【００２２】最も高い透過係数をもった反射鏡は、最終段反射鏡として用いることも可能で
ある。

【００２３】さらに、第１、第２の反射鏡は、その活性領域で動作するファブリーペロ式空
洞共振器を形成することができる。

【００２４】その反射手段は、導光機能も有することに注目すべきである。

【００２５】前述のように、活性領域は、光源、つまり、キャリアが発光性再結合を行うこ
とができる発光源を含む。

【００２６】異なる方式の発光源を使用することが可能であって、活性領域内で組み合わせ
てもよい。

【００２７】発光源の第１のタイプは、他の不純物が添加されても良い、希土類元素イオン
から形成することができる。

【００２８】例えばエルビウム、プラセオジウム、またはネオジウムのような、希土類元素
は、効率の高い発光再結合源である。放射された光の波長は、主に希土類元素の
特性によって決まり、基材、この場合はシリコンの影響はごくわずかである。上
記に記載された希土類元素の発光は、通信用光ファイバー（１．３と１．５４ミ
クロン）にとって有効な波長と一致するので、希土類元素は、特に興味深い。酸
素、炭素、窒素、またはフッ素のような、他の不純物と共にドープ処理すること
によって、この発光を顕著に増大させることが可能である。

【００２９】発光源の２番目の方式は、量子井戸、または、ゲルマニウムかＳｉ_１−ｘＧｅ_ｘ合金（ただし、０＜Ｘ≦１）か、ＳｉＧｅＣか、量子井戸の形成に好適な他の
材料を用いて連続した薄い層によって形成された連続した複数の量子井戸によっ
て形成することができる。その井戸を形成する層の厚さは、例えば、５ナノメー
トル前後である。さらに、これらの層全体の厚さは、好ましくは、シリコンのラ
チス不適合によるディスロケーションが発生する限界厚さ以下に保持する。この
ようにすることで、活性領域での結晶品質を、非常に良好にすることができる。
量子井戸によって、発光再結合の効率を向上することができる。さらに、量子井
戸の連続と非常に薄いバリヤが、放射再結合確率の高い、直接禁制帯構造と類似
したバンド構造の形成を可能にする。ポテンシャル障壁が、ゲルマニウム層間の
シリコンによって形成される。

【００３０】発光源の３番目の方式は、ゲルマニウムまたはシリコン−ゲルマニウムの皮膜
から形成された量子ボックス、または、シリコンに注入された他の元素から形成
される。

【００３１】実際に、シリコンとゲルマニウムの間のラチス不適合パラメーターのために、
ゲルマニウムの皮膜は、その皮膜が複数の単層の厚みを越える場合、自然に、活
性領域上に分散した絶縁された島状になり、量子ボックスを形成する。

【００３２】これらの島は、光の放射に関しては、固体層状のゲルマニウムよりも１００倍
から１０００倍も効率が高い。シリコン皮膜の中に島を注入することによって、
非常に効率の高い光の放射素子を得ることができる。

【００３３】活性領域の光子は、光学的なまたは電子的な「ポンピング」によって生み出す
ことが可能である。

【００３４】最初の例では、活性領域で、光子を生み出す手段は、補足的な光源を具備して
もよい。

【００３５】電気的なポンピングの場合、活性領域で光子を生み出す手段は、活性領域に形
成されたダイオードを具備する。

【００３６】本発明の装置は、例えば、上記に記載されたような連続シリコン層の形状で単
一の活性領域を有していてもよい。

【００３７】変形によると、しかし、その装置は、第１、第２絶縁層の間において、絶縁物
質によって互いに分離された複数の活性領域を有することも可能である。

【００３８】その活性領域は、例えば、シリコン酸化物によって囲まれたシリコンの島であ
ってもよい。その島は、好ましくは、１００から２００ナノメートルの間の特徴
的な大きさを持つ。特に、その厚みとほぼ同等の特徴的な大きさをもつことが長
所となりえる。

【００３９】能動帯の境界を画し、または、能動帯を取り囲む絶縁層または絶縁帯の役割は
、本質的に拡散効果、また場合によっては、電界効果の下で移動するキャリアの
移動を閉じこめることである。

【００４０】絶縁層または絶縁帯は、好ましくは、キャリアに対して高いポテンシャル障壁
となるように、広い禁制帯幅をもった物質で作られる。これらの絶縁物質の中の
１つとして、例えば、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）を引用することができる。

【００４１】他の多くの絶縁物の場合と同様に、シリコンカーバイドとシリコンの間のラチ
ス格子の不適合性が、あまりに大きすぎて、ＳｉＣから結晶の良好なシリコンを
作ることは期待できない。

【００４２】この問題を克服するために、本発明の目的の１つは、前述のような装置の製造
過程を含む。この過程は、第１絶縁層を形成または含有するサポート上に、活性
領域を形成するための薄いシリコン層を分子結合によって転移することを含む。

【００４３】その過程は、第２絶縁層によって前記シリコン層をカバーすることによって完
成する。

【００４４】たとえ絶縁物質が結晶構造をもたず、あるいは、絶縁物質がシリコン成長と調
和しない結晶構造をもつとしても、分子結合による転移手段は、すばらしいポテ
ンシャルバリヤー特性をもつ絶縁物質とシリコンの結合を可能とする。

【００４５】その薄いシリコン層は、例えば、ＳｉＣ、ＺｎＯ、ＡｌＮまたはＢＮ合金のよ
うな物質からなる絶縁支持基盤上に移転させることが可能である。

【００４６】分子結合技術は周知なので、ここでは記載しない。

【００４７】別の可能性によると、薄いシリコン層は、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４または石英の
ようなマイクロエレクトロニクス分野で共通に使用される絶縁材料で表面を被覆
したシリコン基板に接合することも可能である。

【００４８】製造方法の別の実施例によると、薄層の転移は、転移面によって、薄い転移面
と平行で、その薄い層と、接合後に、シリコン壁から薄い層を分離する前記壁の
境界を定める優先分裂帯を有するシリコン壁のサポートへの分子結合を含む。

【００４９】その分裂帯は、その壁に優先分裂帯を作るために、例えば、転移前に、シリコ
ン壁に埋める所定の深さで水素イオンのような適切なイオンを含有させることに
よって、形成可能である。

【００５０】変形によると、その薄い層の転移は、捨て層を媒介したサポートの基板（例え
ば、ソリッドシリコンで）に結合された薄いシリコン層のサポート上で結合する
ことで構成し、その捨て層の分解によって、基板から薄い層を分離する。

【００５１】例として、能動層を形成することを目的とするシリコン層は、ＧｅＳｉ混合物
の捨て層を予めカバーしているシリコン基板上へのエピタキシャル成長によって
形成することが可能である。

【００５２】ＧｅＳｉ層の構成と厚さは、好ましくは、良質な結晶をもつシリコン層が成長
できるように選択される。

【００５３】酸化物層でシリコン層を覆うために、シリコン層は、部分的に酸化されること
もありうる。

【００５４】シリコン層の基板は、サポート上に転移され、ＳｉＧｅ合金は、その基板から
活性領域を形成するシリコン層を分離させるために溶解される。

【００５５】その装置の別の実施例によると、製造過程は、活性領域を形成することを目的
としたシリコンの薄い表層の境界を定めるような、シリコン壁に埋め込まれた酸
化層を有していてもよい。

【００５６】本発明のその他の特徴と長所は、以下に続く説明と添付図を参照することによ
って明らかとなる。この説明は、説明のためだけのものであって、いかなる意味
においても本発明を限定するものではない。

【００５７】図１と図２は、２つの絶縁層の間に活性領域を形成する過程を説明した電気光
学装置の部分的な断面図である。図３Ａ、３Ｂ、４と５は、本発明による装置の部分的な断面図であって、活性
層の異なる特徴実施例を示すものである。図６と７は、本発明による装置の部分的な断面図であって、導光手段の異なる
具体例を示すものである。図８と９は、本発明による装置の部分的な断面図であって、ポンピング手段の
異なる具体例を示すものである。

【００５８】

【発明の実施の態様】

以下の説明において、同一、類似、あるいは、同等の部分は、複数の図面を通
じて同じ参照番号で示されている。便宜上、同等の部分は、しかしながら、常に
同じ大きさで表されているとは限らない。図１の参照番号１０は、前に記載した装置を搭載すべきシリコン製サポート基
板を示している。

【００５９】そのサポート１０は、表面上に、ここでは絶縁体として使われている、シリコ
ン酸化物の第１層１２を有する。

【００６０】変形として、サポート１０と第１層１２によって形成されたアセンブリを、例
えば、シリコンカーバイドの基板または厚さの大きな固体の絶縁層で置き換える
こともできる。

【００６１】参照番号２０は、シリコンの２番目の基板を示しており、表層２２は、優先分
裂帯２４によって、その基板から分離した単結晶タイプのシリコンである。

【００６２】前記のように、分裂帯２４は、基板内に所定の深さで、水素イオンを注入する
ことによって形成可能である。

【００６３】その表層２２は、キャリアの放射性再結合源を形成する不純物または他の欠陥
を含んでも良い。これらの特徴は図１では示されておらず、以下の本文中でさら
に詳細に記載する。

【００６４】２番目の基板２０は、シリコン酸化物１２の第１層上に表層の自由表面を接合
させることによってサポート１０に移し換えられる。

【００６５】結合は、化合物質を添加せず、接触する結合部の間で分子結合によって行われ
る。変形例によると、酸化物の第１層は、初めに薄い２番目の基板のシリコン表層
上に形成することも可能である。

【００６６】この場合、その分子結合は、この層とサポート１０の間で行われる。

【００６７】図２は、分裂帯に沿った分裂層と２番目の基板から削った残りの部分間の薄い
シリコン層を結合した後に形成された構造を示している。

【００６８】変形例によると、図１に見られる分裂帯２４は、捨て層によって置き換えられ
る。図２の構成は、結合と捨て層の選択的な分離によって得られた構造を示して
いる。

【００６９】１つは、図２において、その薄いシリコン層２２を覆っている２番目のシリコ
ン酸化物層３２が示されている。その２番目の酸化物層３２は、例えば、シリコ
ン層の堆積または表面の酸化によって形成可能である。

【００７０】別の製造過程によると、１番目のシリコン酸化物層は、表層２２の下方に酸素
イオンを注入するのに十分なエネルギーをもったシリコン壁に、酸素イオンを注
入することによっても形成可能であるということが理解できる。

【００７１】以下に記載された図３Ａ、３Ｂ、４と５は、図２で示された構造に対応するも
のであるが、シリコン２２の層で形成される発光源とシリコン層の形状が異なる
。これらの相異点は、互いに排他的なものではないことを理解する必要がある。

【００７２】図３Ａで示された例において、発光源は、薄いシリコン層に分散する、希土類
元素のイオンのような不純物２３によって形成される。

【００７３】これらの不純物は、適所にイオン注入することによって添加可能である。それ
ら不純物は、その製造構造の異なる段階で、例えば、分子結合前に基板２０に注
入すること、あるいは、結合後に薄い皮膜２２に注入することが可能である。

【００７４】図３Ｂは、シリコン層を介した酸化手段を用いて、各活性領域を形成した複数
の断続した島２２ａが形成されている詳細な実施例を示している。これらの各活
性領域は、図３のシリコン層２２と同じ方法で、不純物、あるいは、他の発光源
を含有可能である。図４においては、その装置の発光源は、記載されていない。

【００７５】図３で、「ｌ」は、サポート１０の領域に平行な島の長さを示し、「ｄ」は、
その島の間の距離を示している。この長さ「ｌ」は、好ましくは、その島の厚み
と同じ程度である。この長さは、１００から２００ナノメートルであり、例えば
、その島の厚みと同じである。

【００７６】図４は、発光源が量子井戸によって形成された変形例を示している。

【００７７】その量子井戸は、シリコン層に挿入された、ゲルマニウム、Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘ組成物（０＜Ｘ≦１）、ＳｉＧｅＣ、その他の量子井戸の構成に適した物質の薄
い層２５によって形成される。これらの層の全体的な厚みは、格子の不適合性が
原因となって、シリコン内で断層を引き起こすことがないように、その層２５は
、量子井戸を形成し、例えば、５ナノメートル前後の十分に小さな厚みを有する
。１例として、その構造は、Ｘ＝０．２という条件の、Ｓｉ_１−ＸＧｅ_Ｘで、５
層の量子井戸を有することが可能である。

【００７８】量子井戸の層２５は、シリコン層２２の下位層２２ｂによって形成される薄い
バリヤーによって分離される。

【００７９】活性領域を形成するシリコン層は、シリコンの下位層２２ａと量子井戸２５を
形成した下位層をうまく交互に重ねることによってエピタキシャル成長を経て形
成可能である。

【００８０】図５は、発光源が量子ボックス２９である、もう１つの可能性を示している。

【００８１】量子ボックス２９は、シリコン層２２に、複数の単一原子層であるゲルマニウ
ム層２７を設けることによって得られる。これらの層は、非常に薄いので、シリ
コンにディスロケーションを発生させることはできない。

【００８２】しかしながら、シリコンとゲルマニウムの間に格子の不適合が生じるため、量
子ボックスを形成するゲルマニウム２９の島は、自然に形成される。

【００８３】図６は、キャリアを封じ込めて光を導く手段を具現化する１番目の可能性を示
し、シリコン層２２と第１、第２のシリコン酸化物層１２と３２の間のステップ
インデックス（段階的に変化する屈折率）をうまく利用する。

【００８４】この実施例において、活性領域の光の層ｅ、つまり、層２２は式ｅ＝ｋ／２
・λに一致する。ただし、λは装置の使用波長であり、ｋはすべての整数である
。

【００８５】光の伝播は、シリコン酸化物層上の全反射によって、光の誘導が双方向矢印Ｘ
で示された第１、第２の酸化物層と平行な活性領域の主表面に沿って生じる。

【００８６】図７は、光を誘導する手段を具現化する２番目の可能性を示す。

【００８７】その誘導手段は、１番目の酸化物層１２の自由表面上に形成されて、１番目の
基板１０エングレーブして作られた空間部に位置する１番目の反射鏡１５を含む
。

【００８８】誘導手段のための２番目の反射鏡３５は、２番目の酸化物層３２の自由表面上
で形成される。

【００８９】酸化物層の自由表面は、活性領域とは接触していない面を示していると解釈さ
れる。

【００９０】反射鏡１５と３５は、例えば、ブラッグミラー方式で、誘導体物質層を交互に
配置することによって形成される。層の組は、例えば、ＺｎＳ／ＹＦ_３またはＳ
ｉＯ_２／Ｓｉ_３Ｎ_４である。

【００９１】好ましくは、シリコン層２２と第１、第２のシリコン酸化物層１２、３２は、
ファブリ−ペロ式空洞共振器を形成するように選択される。

【００９２】図７の装置で、光の伝播は、活性領域の主要面とほぼ垂直、つまり、２つの反
射鏡と垂直である。

【００９３】伝播の方向は、双方向矢印Ｙによって示されている。

【００９４】図８と９は、図７でおおよそ説明されたような構造の装置で使用されるポンピ
ング手段の詳細な実施例を示す。しかし、ポンピング手段は、すでに述べたよう
な装置のこの例以外の形状に適用可能であることに注目すべきである。

【００９５】図８に示した装置において、活性領域を形成しているシリコン層２２は、活性
領域でダイオード結合を作り出すように、１番目のタイプの導電率をもつ１番目
の部分２２ｃと１番目とは正反対の導電率をもつ２番目の部分２２ｄを有する。
その２番目の部分２２ｄは、１番目のシリコン層の部分２２ｃにイオンを注入す
ることによって形成可能である。

【００９６】シリコン層の１番目、２番目の部分２２ｃ、２２ｄ上で、それぞれ形成される
接触子４２、４４は、接続に極性を与えるために、電圧源４６に接続されて、電
子と正孔の放射性再結合に随伴して起こる電流の流れを生じさせる。

【００９７】接触子４２と４４は、２番目の反射鏡３５で作られた開口部で形成される。

【００９８】その１番目の反射鏡１５は、抽出可能な光の４０％前後の透過係数を持つ一方
で、２番目の反射鏡３５は、この実施例において、１％以下の光透過係数を持つ
。

【００９９】したがって、その光は、１番目の反射鏡１５とサポート１０の開口部１１を通
じて抽出される。矢印は、光の抽出を示す。

【０１００】図９は反射鏡の役割が逆転している装置を示す。

【０１０１】２番目の反射鏡３５が、活性領域から出口間で放射している光を（部分的に）
受けている一方で、１番目の反射鏡１５は使用波長において非常に低い値の光透
過係数を有する。図８の装置とは異なり、図９の装置は、ポンプライト５０の光源から光学的に
ポンプされる。

【０１０２】ポンプライトの光源は、パルスの有無とは無関係に、活性層２２で効率的に吸
収されるレーザーであってもよい。これを念頭において、短い波長のレーザーが
好まれる。ポンプライトの波長は、活性領域から光の使用波長とは異なったもの
が選択される。

【０１０３】ポンプライトを受光する１番目の反射鏡１５は、この光の波長の光を通すよう
に調整されており、その装置の使用波長に共振する。

【参考文献】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、２つの絶縁層の間に活性領域を形成する過程を説明した電
気光学装置の部分的な断面図である。

【図２】図２は、２つの絶縁層の間に活性領域を形成する過程を説明した電
気光学装置の部分的な断面図である。

【図３】図３Ａ、３Ｂは、本発明による装置の部分的な断面図であって、活
性層の異なる特徴実施例を示すものである。

【図４】図４は、本発明による装置の部分的な断面図であって、活性層の異
なる特徴実施例を示すものである。

【図５】図５は、本発明による装置の部分的な断面図であって、活性層の異
なる特徴実施例を示すものである。

【図６】図６は、本発明による装置の部分的な断面図であって、導光手段の
異なる具体例を示すものである。

【図７】図７は、本発明による装置の部分的な断面図であって、導光手段の
異なる具体例を示すものである。

【図８】図８は、本発明による装置の部分的な断面図であって、ポンピング
手段の異なる具体例を示すものである。

【図９】図９は、本発明による装置の部分的な断面図であって、ポンピング
手段の異なる具体例を示すものである。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年４月２５日（２００１．４．２５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００８】より具体的には、資料（６）と（７）は、ますます超小型電子技術分野で使用
されるようになってきている、絶縁体を覆うシリコン型の基板から作られた発光
装置（ＳＯＩ−シリコンオンインシュレイター）について記載している。し
かし、低温度の動作条件と発光装置の等方性は、回路で使用する構成要素として
の適用性にとっては障害にもなる。文献（８）と（９）とは、フォノン共振器とエルビウムをドープしたシリコン
ダイオードの具体構造を開示した物である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【参考文献】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マニェア，ノエルフランス国エフ−38430 モアロン，リュデュドフィネ 41 (72)発明者アジ，エマニュエルフランス国エフ−38600 フォンテーン，アンパスデプランヴェール９Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB05 EA01 FC03 5F041 CA03 CA05 CA12 CA14 CA33 CA57 CA91 CB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコンの少なくとも１つの活性領域（２２）を有する光導
波装置と前記活性領域で光子を生み出す手段であって、光子を生み出す手段は、
活性領域で形成されたダイオード（２２ｃ、２２ｄ）を有し、当該装置は、当該
ダイオードによって注入されたキャリアを閉じこめる手段を有し、当該活性領域
での当該シリコンは、単一結晶から成る。
【請求項２】当該キャリアを閉じこめる手段が、１番目と２番目の絶縁体
の層（１２、３２）を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】所定の波長λの光伝播に対して、活性領域と絶縁層を有する
当該アセンブリは、以下のような光の層ｅを有する請求項１に記載の装置。ｅ＝ｋλ／２ただし、ｋは自然数である。
【請求項４】１番目と２番目の絶縁層は、シリコン酸化物層である。請求
項２に記載の装置。
【請求項５】光を反射させる手段に加えて、１番目と２番目の絶縁層のう
ち少なくとも１つの自由表面上に配置された少なくとも１つの反射鏡（１５、３
５）を有する請求項２に記載の装置。
【請求項６】光を反射させる手段が、１番目の絶縁層（１２）の自由表面
上に配置された１番目の反射鏡（１５）と２番目の絶縁層（３２）の自由表面上
に配置された２番目の反射鏡（３５）を有し、１番目と２番目の反射鏡は異なる
透過係数をもつ請求項２に記載の装置。
【請求項７】１番目と２番目の反射鏡は、活性領域と絶縁層を具備したフ
ァブリ−ペロ式空洞共振器を形成する請求項６に記載の装置。
【請求項８】少なくとも１つの反射鏡（１５、３５）は、複数の誘導体層
を有する請求項５に記載の装置。
【請求項９】活性領域で光子を生み出す手段が、さらに補足的な光源（５
０）を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】活性領域は、発光源を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】当該発光源が、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅとＳｉＧｅＣのうち
から選択される物質である請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】発光源が、活性領域で、希土類元素の不純物（２３）を有
する請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】発光源が、活性領域で、少なくとも１つの量子井戸を有す
る請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】発光源が、活性領域上で拡張された量子ボックスを有する
請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】１番目と２番目の絶縁層の間の複数の活性領域（２２ａ）
を有し、絶縁物質によって相互に分離される請求項１に記載の装置。
【請求項１６】活性領域（２２ａ）が絶縁物質によって囲まれた、およそ
同等で固有の大きさ（１）をもった島であって、その島は、その島の厚さとほぼ
同等の固有の大きさを持つ請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】分子結合によってサポート上で活性領域を形成することを
目的とする薄いシリコン層の転移手段を有し、それから、絶縁層によって前記シ
リコン層を覆っている、請求項１に記載の装置の製造過程。
【請求項１８】薄い層の転移手段は、転移面によって、転移面に平行な優先分裂帯（２４）が生じていて、薄い層（
２２）の境界を定める、厚い１ブロックのシリコン（２０）のサポート上での分
子結合を有し、それから、結合後に、前記ブロックは、前記ブロックから薄い層を分離するため
に剥がされる請求項１７に記載の過程。
【請求項１９】その薄い層の転移は、サポート上で捨て層を媒介したシリ
コン基板に結合されたシリコン層の結合を有し、それから捨て層の分解によって
、その基板からその薄い層の分離を有する請求項１７に記載の過程。
【請求項２０】ブロックにおいて、活性領域を形成することを目的とし、
２番目の酸化物層によって薄い層を覆っている薄いシリコン表層（２２）の境界
を定めるようなシリコンのブロックの中に埋め込まれた１番目の酸化物層（１２
）の構成を有する請求項４に記載の装置の製造過程。