JPS5929471A - 薄膜光導波路用基板 - Google Patents
薄膜光導波路用基板Info
- Publication number
- JPS5929471A JPS5929471A JP57140631A JP14063182A JPS5929471A JP S5929471 A JPS5929471 A JP S5929471A JP 57140631 A JP57140631 A JP 57140631A JP 14063182 A JP14063182 A JP 14063182A JP S5929471 A JPS5929471 A JP S5929471A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- optical waveguide
- film optical
- substrate
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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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
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、薄膜光導波路用基板、特に薄膜光集積回路用
基板に関している。
基板に関している。
従来例の構成とその問題点
光集積回路の一つとして、ハイブリッド型光集積回路が
ある。これは、たとえば、誘電体基板上に薄膜光導波路
を設け、この薄膜光導波路に伝搬させた光を、電気光学
効果を用いて変調し、この変調された光を光導波路の端
部に接着させた光検出用ダイオードで検出するというも
のである。光検出用ダイオードは、通常半導体の個別部
品であり、この種の誘電体基板を基にしだ薄膜光集積回
路の集積度を高めるには限界がある。
ある。これは、たとえば、誘電体基板上に薄膜光導波路
を設け、この薄膜光導波路に伝搬させた光を、電気光学
効果を用いて変調し、この変調された光を光導波路の端
部に接着させた光検出用ダイオードで検出するというも
のである。光検出用ダイオードは、通常半導体の個別部
品であり、この種の誘電体基板を基にしだ薄膜光集積回
路の集積度を高めるには限界がある。
発明の目的
本発明は、上述の問題点を解決した集積度の高い薄膜光
集積回路を実現することのできる薄膜光導波路用基板を
提供しようとするものである。
集積回路を実現することのできる薄膜光導波路用基板を
提供しようとするものである。
発明の構成
本発明にかかる薄膜光導波路用基板は、半導体基体上に
薄膜光導波層を設けるとともに、これらの界面に異種接
合の光検出部を形成することによって、誘電体基板を使
用する従来の薄膜光集積回路にあった上記問題を解決し
たものである。
薄膜光導波層を設けるとともに、これらの界面に異種接
合の光検出部を形成することによって、誘電体基板を使
用する従来の薄膜光集積回路にあった上記問題を解決し
たものである。
実施例の説明
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の薄膜光集積回路用基板の一実施例の構
造を示す。図において、本発明にかかる薄膜光集積回路
用基板１０の一要部は、半導体基体１１とその上に設け
られた薄膜光導波層１２、および、薄膜光導波層１２と
上記半導体基体との界面１３に形成した異種接合の光検
出部１４で構成されている。通常、薄膜光導波層１２中
を伝搬する光信号１５は、異種接合１４の表面および底
面に設けた電極１６．１６の時間に電気信号として検出
される。この基板１０を用いると、たとえば導波路を伝
搬する光変調信号を、導波路中に集積された異種接合の
光検出部で検出できる。しかも、種 この異積接合はたとえば通常の半導体加工技術あるいは
薄膜微細加工技術で形成し得るものであるから、従来の
・・イブリッド的に個別部品のフ第１・ダイオードを配
列する方法に比べて、はるかに集積度を高めることがで
きる。
造を示す。図において、本発明にかかる薄膜光集積回路
用基板１０の一要部は、半導体基体１１とその上に設け
られた薄膜光導波層１２、および、薄膜光導波層１２と
上記半導体基体との界面１３に形成した異種接合の光検
出部１４で構成されている。通常、薄膜光導波層１２中
を伝搬する光信号１５は、異種接合１４の表面および底
面に設けた電極１６．１６の時間に電気信号として検出
される。この基板１０を用いると、たとえば導波路を伝
搬する光変調信号を、導波路中に集積された異種接合の
光検出部で検出できる。しかも、種 この異積接合はたとえば通常の半導体加工技術あるいは
薄膜微細加工技術で形成し得るものであるから、従来の
・・イブリッド的に個別部品のフ第１・ダイオードを配
列する方法に比べて、はるかに集積度を高めることがで
きる。
発明者らは、この種の構造において、半導体基体および
薄膜光導波層の構成材料に最適の材料があることを確認
した。すなわち、上記半導体基体は、ＳｉやＧｅ等の■
族半導体あるいはＧａＡｓやＧａＡ７！Ａｓ、 （ｒａ
Ｐ 、 ＩｎＰ等のｌｌｔ −Ｖ族半導体のうちの少な
くとも一種で構成する。さらに、薄膜光導波層は、Ｚｎ
ＯやＺｎ５ｅ 、 ＺｎＳ 、 ＣｄＯ、ＣｄＳｅ 、
ＣｄＳ等の■−■族半導体のうちの少なくとも一種で
構成する。これにより、ｎ−Ｖｌ族半導体と■族半導体
もしくは■−ｖ族半導体との異種接合からなる光検出部
が構成される。通常、これらの接合は、真空蒸着法ある
いはスパッタ蒸着法により上記ｎ−Ｖｌ族半導体薄膜を
半導体基体上に形成することによって得られる。この場
合、ｎ−ｖｔ族半導体薄膜の膜厚ば、伝搬光の波長程度
、たとえばＨｅ −ＮｅＬ／−ザー（６３２８Ａ）ＶＬ
ｉＪし１３０００〜ｅｙＵＵＣＪ Ａ程度にする。まだ
、ｎ−ｖｔ族半導体薄膜には必要に応じて不純物を添加
し、その比抵抗を調整する。
薄膜光導波層の構成材料に最適の材料があることを確認
した。すなわち、上記半導体基体は、ＳｉやＧｅ等の■
族半導体あるいはＧａＡｓやＧａＡ７！Ａｓ、 （ｒａ
Ｐ 、 ＩｎＰ等のｌｌｔ −Ｖ族半導体のうちの少な
くとも一種で構成する。さらに、薄膜光導波層は、Ｚｎ
ＯやＺｎ５ｅ 、 ＺｎＳ 、 ＣｄＯ、ＣｄＳｅ 、
ＣｄＳ等の■−■族半導体のうちの少なくとも一種で
構成する。これにより、ｎ−Ｖｌ族半導体と■族半導体
もしくは■−ｖ族半導体との異種接合からなる光検出部
が構成される。通常、これらの接合は、真空蒸着法ある
いはスパッタ蒸着法により上記ｎ−Ｖｌ族半導体薄膜を
半導体基体上に形成することによって得られる。この場
合、ｎ−ｖｔ族半導体薄膜の膜厚ば、伝搬光の波長程度
、たとえばＨｅ −ＮｅＬ／−ザー（６３２８Ａ）ＶＬ
ｉＪし１３０００〜ｅｙＵＵＣＪ Ａ程度にする。まだ
、ｎ−ｖｔ族半導体薄膜には必要に応じて不純物を添加
し、その比抵抗を調整する。
たとえばＺｎＯの場合には、Ａｌを不純物として添加し
、その比抵抗を１０Ω儂程度に低くする。
、その比抵抗を１０Ω儂程度に低くする。
さらに、この種の光導波路用基板の光伝搬特性をよくす
るだめには、第２図に示すように、薄膜光導波層１２と
半導体基体１１との界面に、光の屈折率が上記薄膜光導
波層１２より小さいノ＜・ンファ層を２１を介在させる
。この場合、このノ＜、、ファ層２１が電気絶縁性を有
するものであれば、上記異種接合の逆バイアス電流が減
少するとともに、光起電力が増加し、この種の薄膜光導
波路用基板２ｏとして有効である。たとえば、上記薄膜
光導波層１２としてＺｎＯを用いるとき、半導体基体１
１として、比抵抗２０Ω儂のｐ型Ｓｉを、バッファ層と
して厚さ０・１μｍのＳｉＯ２あるいはＡ１２ｏｓをそ
れぞれ用いる。
るだめには、第２図に示すように、薄膜光導波層１２と
半導体基体１１との界面に、光の屈折率が上記薄膜光導
波層１２より小さいノ＜・ンファ層を２１を介在させる
。この場合、このノ＜、、ファ層２１が電気絶縁性を有
するものであれば、上記異種接合の逆バイアス電流が減
少するとともに、光起電力が増加し、この種の薄膜光導
波路用基板２ｏとして有効である。たとえば、上記薄膜
光導波層１２としてＺｎＯを用いるとき、半導体基体１
１として、比抵抗２０Ω儂のｐ型Ｓｉを、バッファ層と
して厚さ０・１μｍのＳｉＯ２あるいはＡ１２ｏｓをそ
れぞれ用いる。
第３図は、本発明にかかる薄膜光導波路用基板ニ
を用いた光導波路の一例要部構造を示す。すなわち、半
導体基板１１上に２本の薄膜光導波路１２゜１２を形成
し、これら薄膜光導波路１２．１２の一端にそれぞれ異
種接合を形成して、光検出部１４゜１４を半導体を基体
１１に集積化している。この場合、薄膜光導波路１２．
１２はたとえばす・ノジ型に構成する。この種の構造は
、薄膜光集積回路の光信号検出部の形成に有効であり、
電気光学効果を用いた集積型スイッチや、音響光学効果
を用いた光スペクトルアナライザの形成に有効である。
導体基板１１上に２本の薄膜光導波路１２゜１２を形成
し、これら薄膜光導波路１２．１２の一端にそれぞれ異
種接合を形成して、光検出部１４゜１４を半導体を基体
１１に集積化している。この場合、薄膜光導波路１２．
１２はたとえばす・ノジ型に構成する。この種の構造は
、薄膜光集積回路の光信号検出部の形成に有効であり、
電気光学効果を用いた集積型スイッチや、音響光学効果
を用いた光スペクトルアナライザの形成に有効である。
さらに、具体例をあげて本発明を説明する。
具体例１
半導体基体としてｐ型Ｓｉ（比抵抗２０ΩｃＩ′ｆＬ）
を用い、表面研摩されたＳｉ ウエノ・−上に、人１
２０５を厚さ０．１μｍスパッタ蒸着し、バッファ層を
半成した。さらにＡ７！、を１モルチドーブしたｎ型の
ＺｎＯ層（厚さ０．３μｍ）をスパッタ蒸着法で形成し
て薄膜光導波路用基板を作製した。この場合、嫌 光検出部はｎ−ＺｎＯ／Ａ４２０３／ｐ−８ｉの異積接
合からなり、検出部の電気信号はＺｎＯ層上に真空蒸着
しだムｌ膜とＳｉ基体の裏面に真空蒸着しだＮｉ膜の各
電極から検出した。
を用い、表面研摩されたＳｉ ウエノ・−上に、人１
２０５を厚さ０．１μｍスパッタ蒸着し、バッファ層を
半成した。さらにＡ７！、を１モルチドーブしたｎ型の
ＺｎＯ層（厚さ０．３μｍ）をスパッタ蒸着法で形成し
て薄膜光導波路用基板を作製した。この場合、嫌 光検出部はｎ−ＺｎＯ／Ａ４２０３／ｐ−８ｉの異積接
合からなり、検出部の電気信号はＺｎＯ層上に真空蒸着
しだムｌ膜とＳｉ基体の裏面に真空蒸着しだＮｉ膜の各
電極から検出した。
第４図は異種接合の暗電流−電圧特性を、第６図は光起
電圧の光波長スペクトルの実測例を示す。
電圧の光波長スペクトルの実測例を示す。
具体例２
半導体基体としてｐ型のＧａＡｓ半導体（比抵抗１Ωｃ
ｍ）を用い、その表Ｉ＋１１を研摩した後、ｎ型のＺｎ
５ｅ （厚さ０．１μｍ）をスパッタ蒸着法で形成し
て、光検出部にｐ −ＧａＡｓ ／ｎ −Ｚｎ５ｅの異
種結合を形成した。この場合、光導波部には、バッファ
層として、厚さ０．１μｍのＳｉＯ２膜を上記具体例１
と同様に形成した。
ｍ）を用い、その表Ｉ＋１１を研摩した後、ｎ型のＺｎ
５ｅ （厚さ０．１μｍ）をスパッタ蒸着法で形成し
て、光検出部にｐ −ＧａＡｓ ／ｎ −Ｚｎ５ｅの異
種結合を形成した。この場合、光導波部には、バッファ
層として、厚さ０．１μｍのＳｉＯ２膜を上記具体例１
と同様に形成した。
第６図は光起電力の光波長スペクトルの実測例を示す。
具体例３
半導体基体と薄膜光導波層をアイソタイプの半導体で形
成した。この場合、半導体基体としてｎ−８ｉ（比抵抗
１００ΩｃＴＬ）を使用し、その上に薄膜光導波層とし
てｎ−Ｚｎ５ｅ層（厚さ０．２μｍ）をスパッタ蒸着法
で形成して、光検出部にｎ −Ｚｎ５ｅ ／ｎ −Ｓ
ｉアイソタイプの異種接合を形成する。この場合、この
異種接合にバイアス電圧を印加して光検出をする。
成した。この場合、半導体基体としてｎ−８ｉ（比抵抗
１００ΩｃＴＬ）を使用し、その上に薄膜光導波層とし
てｎ−Ｚｎ５ｅ層（厚さ０．２μｍ）をスパッタ蒸着法
で形成して、光検出部にｎ −Ｚｎ５ｅ ／ｎ −Ｓ
ｉアイソタイプの異種接合を形成する。この場合、この
異種接合にバイアス電圧を印加して光検出をする。
第７図はｎ−８ｉ側を正、ｎ−Ｚｎ５ｅを負とするバイ
アス電圧印加時と無バイアス時のｎ−Ｚｎ５ｅ／ｎ−・
Ｓ１アインタイプ異種接合の光起電カスベクトルの実測
例を示す。図の曲線７１は０・６ｖのバイアス電圧を印
加したときの光起電力特性を示し、短波長側では正の、
長波長側では負の起電圧を生じる。
アス電圧印加時と無バイアス時のｎ−Ｚｎ５ｅ／ｎ−・
Ｓ１アインタイプ異種接合の光起電カスベクトルの実測
例を示す。図の曲線７１は０・６ｖのバイアス電圧を印
加したときの光起電力特性を示し、短波長側では正の、
長波長側では負の起電圧を生じる。
寸だ、曲線７２は無バイアス時の特性である。この結果
から明らかなように、バイアス値によりスペクトルが変
化するから、バイアス電圧を変えることにより、波長の
異なる光を検出することができる。これは、多重光伝送
用の光集積回路に有用なものである。
から明らかなように、バイアス値によりスペクトルが変
化するから、バイアス電圧を変えることにより、波長の
異なる光を検出することができる。これは、多重光伝送
用の光集積回路に有用なものである。
発明の効果
本発明にかかる薄膜光導波路用基板は、高い集積度の光
集積回路を実現するのに有用であるばかりでなく、多重
光伝送用をはじめ、広帯域の信号処理用の光集積回路に
適したものである。
集積回路を実現するのに有用であるばかりでなく、多重
光伝送用をはじめ、広帯域の信号処理用の光集積回路に
適したものである。
↓
第１および第２図はそれぞれ本発明にかかる薄膜光導波
路用基板の実施例の要部断面図、第３図は本発明にかか
る薄膜光導波路用基板の使用態様の一例を示す図、第４
図から第７図まではそれぞれ本発明にかかる薄膜光導波
路用基板の特性を示す図である。 １１・・・・・・半導体基体、１２・・・・・・薄膜光
導波層、１４・・・・・・光検出部、２１・・・・・・
バッファ層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名−３
１：
路用基板の実施例の要部断面図、第３図は本発明にかか
る薄膜光導波路用基板の使用態様の一例を示す図、第４
図から第７図まではそれぞれ本発明にかかる薄膜光導波
路用基板の特性を示す図である。 １１・・・・・・半導体基体、１２・・・・・・薄膜光
導波層、１４・・・・・・光検出部、２１・・・・・・
バッファ層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名−３
１：
Claims (4)
- （１）半導体基体、前記半導体基体上に設けられた薄膜
光導波層、および、前記薄膜光導波層と前記半導体基体
との界面に形成した異種接合の光検出部を有することを
特徴とする薄膜光導波路用基板。 - （２）半導体基体がＩＶ族半導体、および■−■族半導
体のうちの少なくとも一種で構成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜光導波路用基板
。 - （３）薄膜光導波層がｎ−ＶＩ族半導体のうちの少なく
とも一種で構成されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の薄膜光導波路用基板。 - （４）異種接合がアイソタイプの半導体で構成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜光
導波路用基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57140631A JPS5929471A (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | 薄膜光導波路用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57140631A JPS5929471A (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | 薄膜光導波路用基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5929471A true JPS5929471A (ja) | 1984-02-16 |
Family
ID=15273181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57140631A Pending JPS5929471A (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | 薄膜光導波路用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5929471A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020036125A (ko) * | 2000-11-08 | 2002-05-16 | 박호군 | ＺｎＯ／Ｓｉ 이종접합 광다이오드 및 그 제조방법 |
| US6458614B1 (en) | 1998-03-26 | 2002-10-01 | Murata Manufacturing Co., | Opto-electronic integrated circuit |
| JP2003031846A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | シリコン基板上に形成された酸化亜鉛半導体部材 |
| KR100894898B1 (ko) | 2007-08-01 | 2009-04-30 | 김상민 | 밸브 개폐장치 |
-
1982
- 1982-08-12 JP JP57140631A patent/JPS5929471A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6458614B1 (en) | 1998-03-26 | 2002-10-01 | Murata Manufacturing Co., | Opto-electronic integrated circuit |
| KR20020036125A (ko) * | 2000-11-08 | 2002-05-16 | 박호군 | ＺｎＯ／Ｓｉ 이종접합 광다이오드 및 그 제조방법 |
| JP2003031846A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | シリコン基板上に形成された酸化亜鉛半導体部材 |
| KR100894898B1 (ko) | 2007-08-01 | 2009-04-30 | 김상민 | 밸브 개폐장치 |
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