JP2004520614A

JP2004520614A - 進行波ガイド電気光学モジュレータ

Info

Publication number: JP2004520614A
Application number: JP2002558066A
Authority: JP
Inventors: ヒートン，ジヨン・マイケル; パーミター，フイリツパ・ジユリー・マリー
Original assignee: キネテイツク・リミテツド
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-14
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-01-14
Also published as: ES2229103T3; EP1352291A1; DE60201256T2; DE60201256D1; US20040052443A1; EP1352291B1; CA2435105A1; WO2002057844A1; GB0101343D0; US7130493B2; JP3946144B2

Abstract

例えば、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓまたはＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰをベースとするマッハ・ツェンダータイプの電気光学モジュレータ１が、コプレーナストリップライン（ＣＰＳ）電極１２ａ、１２ｂと、導電性基板２または導電性エピタキシャル上に配置された光学導波路５ａ、５ｂとを含み、ＣＰＳ電極１２ａ、１２ｂが、互いにＣＰＳ電極を電気的に絶縁するために、イオン注入２９によって選択的に絶縁性される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気光学導波路装置、特に電気光学モジュレータに関し、また進行波ＲＦ電気光学モジュレータを製造する方法およびこの製造する方法によって作製される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のウエハに基づく導波路は、半導体ウエハ内に光をガイドするための便利な手段を提供する。この種の導波路において、光は、クラッド層によってコア層内に閉じ込められ、クラッド層は、コア材料よりも低い屈折率を示し、かつコア層の上方および下方に配置される。光は、コア／空気境界によって導波路の縁部で閉じ込められる。
【０００３】
例えば、この種の導波路は、格子整合されたＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓなどのＩＩＩ−Ｖ半導体から製造されることができる。この例において、一般的な材料Ａｌ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ａｓの屈折率は、アルミニウムのモル分率（ｘ）によって決まる。光の伝播は、異なる値のアルミニウムのモル分率ｘを有するＡｌ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ａｓのエピタキシャル層を成長させることによって、半導体ウエハの平面に主として閉じ込められる。光の伝播は、Ａｌ_ｘＧａ_{（１−ｘ）}Ａｓ層に必要とされる導波路パターンをエッチングすることによって、狭い導波路にさらに閉じ込められることができる。
【０００４】
導波路の光学特性は、導波路を横切って電界を印加させることによって変更されることは良く知られている。例えば、導波路コア（および上方クラッド層）の屈折率は、線形電気光学効果（ポッケルス効果）によって変更されることができ、これが、次に導波路を通過する光の位相を変更するのに使用されることができる。
【０００５】
実際において、コアおよび上方クラッド層は、ドープされておらず、実質上絶縁体として作用する。下方クラッド層は、通常ドープされて導波路の下方の導電性層を提供する。基板は、通常ドープされておらず、同様に実質上絶縁体として作用する。導波路の頂部の電極と、ドープされた下方クラッド層と接触する副電極とを配置することにより、上下電極間に電圧を印加することでガイド領域を横切って電界を印加することができる。これによって、導波路コアの屈折率、従って導波路を通過する光の位相が電気的に変調されることができる。
【０００６】
この効果は、電気光学導波路干渉計の基礎を提供し、導波路を横切って電界を印加させることにより、光を一つの出力から別の出力に切り替えることができる。
【０００７】
線形電気光学効果は超高速の効果であり、導波路干渉計の切替速度は、主としていかにして電圧を迅速に電極に印加できるかによって決まる。簡単な電気光学導波路干渉計に関して、切替速度は電極の容量によって制限され、すなわち、実際にはワイヤを電極に接続するのに使用されるボンディングパッドの容量によって制限される。
【０００８】
しかしながら、線形電気光学効果は弱い効果であり、駆動電圧を許容できるレベルに維持するために、装置内で長い電極（長さにおいて約数十ミリメートル）が必要である。装置が、超高速切替速度で作動されるならば（例えば、干渉計が５０ＧＨｚ程度の無線周波数（ＲＦ）で切り替えられる）、電極の長さは、ＲＦ駆動信号の波長（例えば、５０ＧＨｚの駆動信号が空気中で６ｍｍの波長を有する）と比較して長いので、電極の長さが複雑性の原因になる。これは、電極下の光の走行時間が短いＲＦサイクル周期に相当することを意味している。光が電極の全長の下を通過する時間の前に、光は、ＲＦ駆動信号の正の半サイクルによって一方向に位相シフトされ、次に負の半サイクルによって逆方向に位相シフトされる。ゼロでないにしても位相シフトの全体は小さく、装置はあまり効果的ではない。
【０００９】
この作用を解消するために、ＲＦ波は、導波路内の光と同じ方向にかつ同じ速度で、装置に沿って移動されなければならない。このようにして、ＲＦ波の同じ部分が、常に光線の同じ部分に作用し、かつ光が装置に沿って伝播されるにつれて必要とされる光学位相シフトが連続的に大きくなる。このタイプの装置は、「進行波」電気光学導波路モジュレータと呼ばれている。
【００１０】
このタイプの進行波電気光学モジュレータの製作上の主たる困難の一つは、ＲＦ駆動信号を導波路に印加するのに必要とされるエピタキシが、コア内と上方クラッド層のみに強く印加される電界を閉じ込めるために、下方クラッド層を導電性にしなければならないことである。
【００１１】
駆動信号の高い周波数のために、コプレーナストリップラインが、ＲＦ駆動信号をモジュレータ電極に送るのに使用される。コプレーナストリップライン（ＣＰＳ）が、エピタキシの導電性層（導波路のドープされた下方クラッド層）の頂部上に配置されれば、ＣＰＳラインは非常に損失が大きく、ＲＦ駆動信号は導電性層によって完全に減衰される前に、せいぜい数ミリメートルのみ伝播するだけである。理想的には、ＣＰＳラインは、大きな損失を回避するために、絶縁性（あるいは半導体用語においては、半絶縁性）基板上に載置されなければならない。しかし、印加される電界を導波路コア内および上方クラッド層内に閉じ込めるために、さらなる処理が、導波路の下方の導電性エピタキシャル層を提供するのに必要となる。
【００１２】
ＲＦ駆動信号の望ましくない減衰を低減する別の方法は、半絶縁性基板上に装置を作るとともに、コプレーナストリップライン主電極と導波路コアの下方に使用された導電性エピタキシとの間に深いトレンチをエッチングし、これによって二つの構造体を実質上絶縁するものである。この構成において、ブリッジ電極は、コプレーナストリップラインと導波路との間でトレンチをスパンするのに利用される（例えば、「Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄＩＩＩ−Ｖｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｉｎｔｅｎｓｉｔｙｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（高速ＩＩＩ−Ｖ半導体輝度モジュレータ）」、ＷａｌｋｅｒＲＧ，ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２７：（３）６５４−６６７、１９９１年３月を参照）。しかし、この絶縁技術は複雑であり、かつ処理歩留りが低いために高価である。この技術はさらに非プレーナ基板となり、装置のその後の処理がより困難にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、電気光学導波路モジュレータを製造する改良された方法を提供することであり、特に進行波電気光学モジュレータを製造するための改良された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、主電極と、実質的に導電性面を有する基板上に配置された少なくとも一つの光学導波路とを含む電気光学導波路装置を製造する方法であって、主電極を受けるために、導波路装置の基板上の少なくとも一つの主領域を識別するステップと、少なくとも一つの光学導波路を受けるために、導波路装置の基板上の少なくとも一つの副領域を識別するステップと、主電極を受けるために識別された導波路装置基板上の少なくとも一つの主領域にイオンを選択的に注入し、これによって少なくとも一つの主領域を実質的に絶縁性にするとともに、少なくとも一つの副領域を実質的に導電性のままとするステップとを含む。
【００１５】
この方法は、導波路装置基板の部分が、選択的に実質上絶縁性にされ、一方基板の他の部分が、実質上導電性のままにされ、これによって主電極および光学導波路の両者が、装置内で効果的に作動できるという利点を提供する。
【００１６】
好ましい実施形態において、基板が実質的に絶縁性であり、また方法が、複合構造を示す基板を形成するために、少なくとも一つのエピタキシャル層を基板上に成長させるステップをさらに含み、ここで、エピタキシャル層は実質的に導電性層である。
【００１７】
好ましくは、基板の表面が、イオン注入処理の後で実質的にプレーナである。処理の侵襲性が最小なので、半導体基板の後処理が簡単であり、また処理歩留がエッチング処理を使用する従来の絶縁方法に対して改善される。
【００１８】
さらなる好ましい実施形態において、方法が、ウエハの平面に電気光学層を形成するために、半導体材料のエピタキシャル層を堆積するステップと、ウエハの適切に限定された領域内に光をガイドするように構成された電気光学導波路を形成するために、電気光学エピタキシャル層を通るチャネルをエッチングするステップとをさらに含み、前記電気光学導波路は、少なくとも一つの光学導波路を受けるために識別された導波路装置基板上の少なくとも一つの副領域と一致し、方法がさらに、電気光学電極を電気光学導波路の少なくとも一部に堆積し、これによって電界を電気光学導波路を横切って印加可能にするステップと、電気光学電極に隣接し、かつ主電極を受けるように識別されたモジュレータ基板上の少なくとも一つの主領域と一致する主電極を堆積するステップとを含んでいる。
【００１９】
好ましくは、基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、ＩＩＩ−Ｖ半導体を含む。基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、ガリウムヒ素、ガリウムアルミニウムヒ素、インジウムリン、およびインジウムガリウムヒ素リンの層を含むことができる。
【００２０】
好ましくは、少なくとも一つの主領域内に注入されるイオンが、水素イオン、ヘリウムイオン、またはホウ素イオンの少なくとも１つを含む。
【００２１】
好ましい実施形態において、イオンが１ＭｅＶから１．８ＭｅＶの範囲のエネルギを有する。
【００２２】
さらなる好ましい実施形態において、電気光学導波路装置が進行波電気光学モジュレータである。進行波電気光学モジュレータが、輝度モジュレータ、位相モジュレータ、またはスイッチを含むことができる。
【００２３】
本発明の第２の態様によれば、電気光学導波路装置が、基板と、少なくとも一つの入力光学導波路および少なくとも一つの出力光学導波路と、少なくとも一つの電気光学導波路と、基板上に配置された少なくとも一つの主電極と、少なくとも一つの主領域にイオンを注入することによって、基板上に形成された少なくとも一つの実質的に絶縁性の主領域と、基板上に形成された少なくとも一つの実質的に導電性の副領域とを含み、
少なくとも一つの主電極が、基板上の少なくとも一つの実質的に絶縁性である主領域上に配置され、また少なくとも一つの電気光学導波路が、基板上の少なくとも一つの実質的に導電性である副領域上に配置されている。
【００２４】
好ましい実施形態において、電気光学導波路装置の基板が、実質的に絶縁ベース層とこのベース層上に堆積された少なくとも一つのエピタキシャル層とを含み、少なくとも一つのエピタキシャル層が実質的に導電性層である。
【００２５】
別の好ましい実施形態において、電気光学導波路装置が、電気光学導波路上に堆積された電気光学電極をさらに含み、これによって電界を少なくとも一つの電気光学導波路を横切って印加することができる。
【００２６】
好ましくは、基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、ＩＩＩ−Ｖ半導体を含む。さらにより好ましくは、基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、ガリウムヒ素、ガリウムアルミニウムヒ素、インジウムリン、およびインジウムガリウムヒ素リンの層を含む。
【００２７】
好ましい実施形態において、少なくとも一つの主領域に注入されたイオンが、水素イオン、ヘリウムイオン、またはホウ素イオンの少なくとも１つを含む。
【００２８】
別の好ましい実施形態において、少なくとも一つの主領域に注入されたイオンが、１ＭｅＶから１．８ＭｅＶの範囲のエネルギを有する。
【００２９】
さらなる好ましい実施形態において、電気光学導波路装置が進行波電気光学モジュレータである。進行波電気光学モジュレータが、輝度モジュレータ、位相モジュレータ、またはスイッチであることができる。
【００３０】
本発明を、添付図面を参照して例としてのみ説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１を参照すると、従来の２チャネル電気光学導波路マッハ・ツェンダー干渉計スイッチ（１）が、基板（２）を含み、基板（２）上に、入力導波路（３）、１×２スプリッタ（４）、二つの電気光学導波路（５ａ、５ｂ）、電気光学導波路（５ａ、５ｂ）の上面に配置された電気光学電極（６ａ、６ｂ）、２×２再結合器（７）、および二つの出力導波路（８ａ、８ｂ）を含む。
【００３２】
本明細書の目的のために、電気光学導波路は、任意の光学導波路を備え、導波路の光学特性は、印加される電界に応答して能動的に変更されることができる。例えば、電気光学導波路コアの屈折率は、線形電気光学効果（ポッケルス効果）によって変更されることができ、これが次に、電気光学導波路を通過する光の位相を変更するのに使用することができる。電界が、電気光学電極によって電気光学導波路に印加される。
【００３３】
使用につき、光は、入力導波路（３）を介して電気光学導波路マッハ・ツェンダー干渉計スイッチに進入し、１×２スプリッタ（４）を通って二つの電気光学導波路ガイド（５ａ、５ｂ）に入り、２×２再結合器（７）で再結合され、かつ二つの出力導波路（８ａ、８ｂ）を通って装置から出ていく。二つの頂部電気光学電極（６ａ、６ｂ）の間、または一つの頂部電気光学電極（６ａ、６ｂ）と導電性下方クラッド（６ｃ、図示せず）上の電気光学電極との間に電圧を印加することによって、光が、一つの出力導波路（８ａ、８ｂ）から別の導波路に切り替えられることができる。
【００３４】
図２を参照すると、従来の２チャネル進行波無線周波数（ＲＦ）電気光学モジュレータ（１０）が、その上に装置が製造される基板（２）（図示せず）を含む基本マッハ・ツェンダー干渉計スイッチの多数の要素を備えており、入力導波路（３）、１×２スプリッタ（４）、二つの電気光学導波路（５ａ、５ｂ）、２×２再結合器（７）、および二つの出力導波路（８ａ、８ｂ）を備えている。
【００３５】
しかし、進行波ＲＦ電気光学モジュレータにおいて、電気光学電極（６ａ、６ｂ）が、コプレーナストリップライン（ＣＰＳ）の主電極（１２ａ、１２ｂ）に接続された多数の電気光学電極（１１ａ、１１ｂ）によって置き換えられ、コプレーナストリップライン（ＣＰＳ）の主電極（１２ａ、１２ｂ）は、電気化学導波路に隣接して配置され、かつ電気光学導波路の長さに沿って延長する。主電極は、装置内の電気信号の正しい伝播を保証し、電気信号を多数の電気光学電極に伝える。使用につき、ＲＦ駆動信号（約５０ＭＨｚの代表的周波数を有する）が、ＣＰＳの主電極の一端に導入される。光が入力導波路（３）でＲＦ電気光学モジュレータに入るにつれて、ＲＦ波が、同じ方向にかつ同じ速度で装置に沿って進行することを、ＣＰＳの主電極は保証する。このようにして、ＲＦ波の同じ部分は、常に光線の同じ部分に作用し、また光が装置に沿って伝播されると、必要とされる光学位相シフトが連続的に大きくなる。
【００３６】
ＲＦ駆動信号が、ＣＰＳの主電極の他端からＲＦ電気光学モジュレータを出る。
【００３７】
多数の短い電気光学電極（１１ａ、１１ｂ）を備えたＣＰＳの主電極を使用することは、単一の対をなす長い電気光学電極の望ましくない容量性効果を回避する有利な効果も有している。これらの長い電気光学電極は、モジュレータの切替速度を著しく低減する（「Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄＩＩＩ−Ｖｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｉｎｔｅｎｓｉｔｙｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ（高速ＩＩＩ−Ｖ半導体輝度モジュレータ）」、ＷａｌｋｅｒＲＧ，ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２７：（３）６５４−６６７、１９９１年３月を参照）。
【００３８】
図３を参照すると、進行波電気光学導波路モジュレータを製造する改良された方法は、初期ウエハ処理の一部として半導体基板の選択的なイオン注入を利用し、基板上に導電性領域および絶縁性領域を形成する。
【００３９】
本発明の方法は、その上に主電極および光学導波路がそれぞれ製造されるモジュレータ内の主領域および副領域を識別することを含む。この方法は、選択的なパッシベーション処理を含んでおり、イオンが、コプレーナストリップラインの主電極の下のモジュレータ上の主領域に注入され、これによって主領域が絶縁性にされる。光学導波路の下方のエピタキシャル層は、導電性層として維持される。
【００４０】
ＣＰＳ主電極を続いて支持する半導体基板（２）の領域（２０）が、イオン注入され、半導体基板上に絶縁性領域が形成される。逆に、電気光学導波路を後で支持する半導体基板（２）の領域（２１）は、イオン注入されず、従って半導体基板上に導電性領域が残される。
【００４１】
図４を参照すると、イオン注入されるモジュレータを製造する方法は、一般的にいくつかの連続した段階を含み、その段階の間、基板上の特定の領域がイオン注入される。図４ａを特に参照すると、一般的に導波路エピタキシは、半絶縁性ウエハ基板（２）上に成長され、半絶縁性ウエハ基板に導電性エピタキシ層が加えられる。リリース層（２５）が半導体基板に加えられ、リリース層上に堆積されたフォトレジスト層（２７）およびコンフォーマル金コーティング（２６）のその後の除去を容易にする。フォトレジスト（２７）のコンフォーマル層が、半導体ウエハに加えられ、従来のフォトリトグラフを使用してパターン化される。例えば、ウエハは、続いてイオン注入される領域を画定するためにマスクを介して露光されることができる。別の方法として、フォトレジストが電子ビームを使用して直接パターン化されることができる（電子ビーム描画）。フォトレジストは従来の方法で現像される。
【００４２】
図４ｂを特に参照すると、ウエハが、（公称）７μｍ厚の金層（２８）でコーティングされる。金はウエハを電気メッキすることによって、または別の任意の従来の堆積技術によって堆積されることができる。
【００４３】
図４ｃを参照すると、残留フォトレジスト材料がウエハから除去され、イオン注入処理のためのマスクを形成する金のピラー（公称７μｍ厚）が現れる。金のパターンマスクが、注入処理中に下方にあるエピタキシを覆い隠し、金マスクの下方にある領域（２１）はイオン注入されない。これらの領域（２１）は導電性を保持し、完成した装置内の導波路がこれらの領域を通る。ウエハが、１．８ＭｅＶのＨ^＋イオン（２９）を使用してほぼ８μｍの深さに（すなわち、全エピタキシ層を通って半絶縁性基板まで）イオン注入されるとき、金によってマスクされてない全ての領域（２０）が絶縁性になる（図４ｄ）。イオン注入がトラップを発生し、これのトラップが、ドープされた半導体層内の伝導帯から電子を（また価電子帯からのホールを）除去する。
【００４４】
イオン注入処理は、イオンビームの方向を能動的に制御し（イオンビーム描画として知られている処理）、金イオン注入マスクの効果を増大させ、これによってイオン注入処理の効果を改善することも含むことができる。
【００４５】
イオン注入処理は、イオン注入エネルギを変えることによって、または異なるイオン種を使用することによって、さらに調整することができる。実用上のイオン注入深さは、８μｍから３０μｍまでの範囲にある。さらに、イオンは、複数のイオン注入エネルギを使用して注入され、ウエハ内に異なる深さで注入されたイオンの特定のプロファイルを達成することができる。
【００４６】
イオン注入エネルギを変えることに加えて、イオンの別の種を使用することもできる。例えば、Ｈ_２ ^＋イオン（単独でイオン化されたＨ_２分子）、ヘリウムイオン、ホウ素イオン、または低原子質量イオンを、Ｈ^＋イオンの代わりに使用できる。
【００４７】
低原子質量イオンの使用は、より低い加速電界が、ウエハの所与の深さにイオンを注入するのに使用できるという利点をさらに有する。Ｈ^＋イオンの場合に、１ＭｅＶから１．８ＭｅＶまでの範囲にあるイオンエネルギが、ＧａＡｓ（基板）／ＡｌＧａＡｓ（導波路）層で１０μｍの深さにＨ^＋イオンを注入するのに十分である。
【００４８】
図４ｅを参照すると、ＣＰＳのマイクロ波主電極（１２ａ、１２ｂ）が、無視できる過剰損失を伴って絶縁性（イオン注入された）領域（２０）を横切って延びることができ、一方、電気光学導波路が、無視できる光学減衰を伴って導電性領域（２１）を横切って延びることができる。
【００４９】
前述のイオン注入処理を使用して製造された電気光学導波路装置は、光学およびＲＦのオンウエハの測定を使用して、処理の有効性を決定することを特徴とする。
【００５０】
図５を参照すると、ＣＰＳライン損失のＲＦオンウエハ測定は、４５ＧＨｚで約２ｄＢ／ｃｍの損失を示している。イオン注入されたラインの損失は、半絶縁基板上のラインの損失よりも僅かに大きいが、これは、イオン注入されていない同様の装置の対応する損失と比較して非常に低い。
【００５１】
イオン注入された領域（２０）が、低損失ＲＦ伝送ラインに必要とされる理想的な半絶縁性材料に近く、また非絶縁性領域（２１）が、低損失電気光学導波路に必要とされる理想的エピタキシに近いということが、ＲＦ測定（図５）および光学測定（図６）の両者から極めて明白である。
【００５２】
図６は、イオン注入されたマッハ・ツェンダー干渉計からの光学結果に関係し、４０ボルト範囲を越えるバイアス電圧（４４）が印加された干渉計の出力ポート１（４０）および出力ポート２（４２）から放出される光の輝度を示す。バイアス電圧が変化するにつれて、イオン注入されたマッハ・ツェンダー干渉計からの光が、出力ガイド１から２（そして再度戻る）に正弦波的に切り替わる。これはマッハ・ツェンダー干渉計の特徴的な反応である。図は、装置の光学導波路部分の性能が、イオン注入処理によって影響されないことを示している。
【００５３】
ウエハ上でＲＦ機能と光学機能とを組み合わせる方法が、イオン注入条件の変動を比較的許容する。
【００５４】
図４ｄを参照すると、ウエハ上でＲＦ機能および光学機能を組み合わせるこの方法は、（従来の方法とは異なり）イオン注入処理が、ウエハ表面（３０）を変化させず（すなわち、プレーナ）、ウエハ表面（３０）が、電極および導波路を製作するのに必要とされるさらなる高解像度リソグラフィにとって不可欠であるという、非常に固有の利点も有する。
【００５５】
装置内のイオン注入された領域は、吸収によって非常に強く光を減衰する。これは、導波路がイオン注入された領域を通過すれば、損失が極めて顕著に増大することを意味している。これは、装置の基板内で望ましくない光が拡散するというよりも、チップ構成内で望ましくない光を故意に減衰させるのに使用することができる。
【００５６】
同様にして、イオン注入されていない装置内の領域が、ＲＦ波を極めて強く減衰し、このような領域が、装置内でＲＦ信号の拡散を許容するよりも、むしろＲＦ信号を故意に減衰させるのに使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の２チャネル電気光学導波路干渉計スイッチの概略図である。
【図２】従来の２チャネル進行波無線周波数（ＲＦ）電気光学モジュレータの概略図（平面図）である。
【図３】進行波電気光学モジュレータのイオン注入された領域の概略図（平面図、同一寸法ではない）である。
【図４ａ】製造中の進行波ＲＦ電気光学モジュレータの中心からの断面図であり、またイオン注入絶縁処理の連続ステップを示す図である。
【図４ｂ】製造中の進行波ＲＦ電気光学モジュレータの中心からの断面図であり、またイオン注入絶縁処理の連続ステップを示す図である。
【図４ｃ】製造中の進行波ＲＦ電気光学モジュレータの中心からの断面図であり、またイオン注入絶縁処理の連続ステップを示す図である。
【図４ｄ】製造中の進行波ＲＦ電気光学モジュレータの中心からの断面図であり、またイオン注入絶縁処理の連続ステップを示す図である。
【図４ｅ】製造中の進行波ＲＦ電気光学モジュレータの中心からの断面図であり、またイオン注入絶縁処理の連続ステップを示す図である。
【図５】完全な光学導波路エピタキシおよび光学ガイドの回りのイオン注入を伴う、半絶縁性ＧａＡｓ上のコプレーナストリップライン（ＣＰＳ）およびＧａＡｓ上の同様のＣＰＳラインの損失のグラフによる比較を示す図である。
【図６】イオン注入マッハ・ツェンダー干渉計を示し、かつ印加バイアス電圧の関数として、干渉計の出力ポートから放射される光の強度のグラフを示す図である。このグラフは、装置の光学導波路の一部の性能が、イオン注入処理によってまったく影響されないことを示している。

Claims

主電極と、実質的に導電性面を有する基板上に配置された少なくとも一つの光学導波路とを含む電気光学導波路装置を製造する方法であって、
主電極を受けるために、導波路装置基板上に少なくとも一つの主領域を識別するステップと、
少なくとも一つの光学導波路を受けるために、導波路装置基板上に少なくとも一つの副領域を識別するステップと、
主電極を受けるために識別された導波路装置基板上の少なくとも一つの主領域にイオンを選択的に注入し、これによって少なくとも一つの主領域を実質的に絶縁性にするとともに、少なくとも一つの副領域を実質的に導電性のままにするステップとを含む、電気光学導波路を製造する方法。
基板が実質的に絶縁性であり、複合構造を示す基板を形成するために、少なくとも一つのエピタキシャル層を基板上に成長させる初期ステップをさらに含み、エピタキシャル層が実質的に導電性層である、請求項１に記載の方法。
基板の表面が、イオン注入処理の後で実質的にプレーナである、請求項１または２に記載の方法。
ウエハの平面に電気光学層を形成するために、半導体材料のエピタキシャル層を堆積するステップと、
ウエハの適切に画定された領域に光をガイドするように構成された電気光学導波路を形成するために、電気光学エピタキシャル層を通るチャネルをエッチングするステップとを含み、前記電気光学導波路が、少なくとも一つの光学導波路を受けるために識別された導波路装置基板上の少なくとも一つの副領域と一致し、方法がさらに、
電気光学電極を電気光学導波路の少なくとも一部上に堆積し、これによって電界を電気光学導波路を横切って印加可能にするステップと、
電気光学電極に隣接し、かつ主電極を受けるために識別されたモジュレータ基板上の少なくとも一つの主領域と一致する主電極を堆積するステップとを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、ＩＩＩ−Ｖ半導体を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、ガリウムヒ素およびガリウムアルミニウムヒ素の層を含む、請求項５に記載の方法。
基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、インジウムリンおよびインジウムガリウムヒ素リンの層を含む、請求項５に記載の方法。
イオンが、水素イオン、ヘリウムイオン、またはホウ素イオンの少なくとも１つを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
イオンが、１ＭｅＶから１．８ＭｅＶの範囲のエネルギを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
電気光学導波路装置が進行波電気光学モジュレータである、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
進行波電気光学モジュレータが輝度モジュレータである、請求項１０に記載の方法。
進行波電気光学モジュレータが位相モジュレータである、請求項１０に記載の方法。
進行波電気光学モジュレータがスイッチである、請求項１０に記載の方法。
図３、４、５および６を参照して実質的にこれまでに説明した、電気光学導波路装置を製造する方法。
電気光学導波路装置であって、
基板と、
少なくとも一つの入力光学導波路および少なくとも一つの出力光学導波路と、
少なくとも一つの電気光学導波路と、
基板上に配置された少なくとも一つの主電極と、
少なくとも一つの主領域にイオンを注入することによって、基板上に形成された少なくとも一つの実質的に絶縁性の主領域と、
基板上に形成された少なくとも一つの実質的に導電性の副領域と、
を含み、
少なくとも一つの主電極が、基板上の少なくとも一つの実質的に絶縁性の主領域上に配置され、少なくとも一つの電気光学導波路が、基板上の少なくとも一つの実質的に導電性の副領域上に配置される、電気光学導波路装置。
基板が、実質的に絶縁ベース層と該ベース層上に堆積された少なくとも一つのエピタキシャル層とを含み、少なくとも一つのエピタキシャル層が実質的に導電性層である、請求項１５に記載の電気光学導波路装置。
少なくとも一つの電気光学導波路上に堆積された電気光学電極をさらに含み、これによって電界を少なくとも一つの電気光学導波路を横切って印加することを可能にする、請求項１５または１６に記載の電気光学導波路装置。
基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、ＩＩＩ−Ｖ半導体を含む、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の電気光学導波路装置。
基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、ガリウムヒ素およびガリウムアルミニウムヒ素の層を含む、請求項１８に記載の電気光学導波路装置。
基板および少なくとも一つのエピタキシャル層が、インジウムリンおよびインジウムガリウムヒ素リンの層を含む、請求項１８に記載の電気光学導波路装置。
少なくとも一つの主領域内に注入されたイオンが、水素イオン、ヘリウムイオン、またはホウ素イオンの少なくとも１つを含む、請求項１５から２０のいずれか一項に記載の電気光学導波路装置。
少なくとも一つの主領域に注入されたイオンが、１ＭｅＶから１．８ＭｅＶの範囲のエネルギを有する、請求項１５から２１のいずれか一項に記載の電気光学導波路装置。
電気光学導波路装置が進行波電気光学モジュレータである、請求項１５から２２のいずれか一項に記載の電気光学導波路装置。
進行波電気光学モジュレータが輝度モジュレータである、請求項２３に記載の進行波電気光学モジュレータ。
進行波電気光学モジュレータが位相モジュレータである、請求項２３に記載の進行波電気光学モジュレータ。
進行波電気光学モジュレータがスイッチである、請求項２３に記載の進行波電気光学モジュレータ。
図３、４、５および６を参照して実質的にこれまでに説明した、電気光学導波路装置。