(57)【要約】【課題】終端抵抗の内蔵から生じる信号反射を低減できるマッハツェンダ変調器を提供する。【解決手段】マッハツェンダ変調器は、第１軸の方向に配列された第１コンタクト及び第２コンタクトを有する第１抵抗体と、第２軸の方向に配列された第１コンタクト及び第２コンタクトを有する第２抵抗体と、前記第１抵抗体の前記第１コンタクト及び前記第２抵抗体の前記第１コンタクトに接続される共通導電体と、前記第１軸及び前記第２軸に交差する第３軸の方向に延在する導波路部分を有する第１アーム導波路構造と、前記第３軸の方向に延在する導波路部分を有する第２アーム導波路構造と、前記第１アーム導波路構造の前記導波路部分及び前記第１抵抗体の前記第２コンタクトに接続された第１信号導電体と、前記第２アーム導波路構造の前記導波路部分及び前記第２抵抗体の前記第２コンタクトに接続された第２信号導電体と、を備える。【選択図】図１
2020003600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マッハツェンダ変調器であって、
第１軸の方向に配列された第１コンタクト及び第２コンタクトを有する第１抵抗体と、
第２軸の方向に配列された第１コンタクト及び第２コンタクトを有する第２抵抗体と、
前記第１抵抗体の前記第１コンタクト及び前記第２抵抗体の前記第１コンタクトに接続される共通導電体と、
前記第１軸及び前記第２軸に交差する第３軸の方向に延在する導波路部分を有する第１アーム導波路構造と、
前記第３軸の方向に延在する導波路部分を有する第２アーム導波路構造と、
前記第１アーム導波路構造の前記導波路部分及び前記第１抵抗体の前記第２コンタクトに接続された第１信号導電体と、
前記第２アーム導波路構造の前記導波路部分及び前記第２抵抗体の前記第２コンタクトに接続された第２信号導電体と、
を備える、マッハツェンダ変調器。
【請求項２】
前記第１信号導電体及び前記第２信号導電体の少なくとも一方に沿って延在する基準電位導電体を更に備える、請求項１に記載されたマッハツェンダ変調器。
【請求項３】
前記第１アーム導波路構造及び前記第２アーム導波路構造を埋め込む埋込領域を更に備え、
前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体は、前記埋込領域内に設けられ、
前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体は、半導体テラス上に配置される、請求項１又は請求項２に記載されたマッハツェンダ変調器。
【請求項４】
前記第１アーム導波路構造及び前記第２アーム導波路構造を互いに接続する導電性半導体層を更に備える、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたマッハツェンダ変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッハツェンダ変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、マッハツェンダ変調器を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許９０６９２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のマッハツェンダ変調器は、一対の信号導体を用いて差動信号により駆動される。差動信号は、外部ドライバーから半導体デバイスに与えられると共に、半導体デバイスは、一対の信号導体を用いてマッハツェンダ変調器の一対のアーム導波路に差動信号を印加する。一対の信号導体は、ボンディングワイヤを介して外部の終端抵抗に接続されるパッド電極に到達する。ボンディングワイヤを介する接続は、終端抵抗と半導体デバイスとの間にインダクタンスを追加する。終端抵抗を半導体デバイスに内包すると、追加のインダクタンスはなくなる。
【０００５】
発明者の検討によれば、終端抵抗を半導体デバイスに内包することは、半導体デバイス内における新たな信号反射を引き起こす。
【０００６】
本発明の一側面は、終端抵抗の内蔵から生じる信号反射を低減できるマッハツェンダ変調器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係るマッハツェンダ変調器は、第１軸の方向に配列された第１コンタクト及び第２コンタクトを有する第１抵抗体と、第２軸の方向に配列された第１コンタクト及び第２コンタクトを有する第２抵抗体と、前記第１抵抗体の前記第１コンタクト及び前記第２抵抗体の前記第１コンタクトに接続される共通導電体と、前記第１軸及び前記第２軸に交差する第３軸の方向に延在する導波路部分を有する第１アーム導波路構造と、前記第３軸の方向に延在する導波路部分を有する第２アーム導波路構造と、前記第１アーム導波路構造の前記導波路部分及び前記第１抵抗体の前記第２コンタクトに接続された第１信号導電体と、（ｇ）前記第２アーム導波路構造の前記導波路部分及び前記第２抵抗体の前記第２コンタクトに接続された第２信号導電体と、を備える。
【０００８】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明の一側面によれば、終端抵抗の内蔵から生じる信号反射を低減できるマッハツェンダ変調器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を模式的に示す図面である。
【図２】図２の（ａ）部は、図１に示されたＩＩａ−ＩＩａ線に沿って取られた断面を示す図面である。図２の（ｂ）部は、図１に示されたＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿って取られた断面を示す図面である。図２の（ｃ）部は、図１に示されたＩＩｃ−ＩＩｃ線に沿って取られた断面を示す図面である。
【図３】図３は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器と異なる向きに配置された第１抵抗体及び第２抵抗体を含むマッハツェンダ変調器を模式的に示す図面である。
【図４】図４の（ａ）部は、シミュレーションによるＥＯ応答を示す図面であり、図４の（ｂ）部は、シミュレーションによる差動モードの反射を示す図面である。
【図５】図５の（ａ）部及び（ｂ）部は、第１抵抗体及び第２抵抗体を提供できる抵抗層の形状を示す平面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図７】図７は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図８】図８は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
いくつかの具体例を説明する。
【００１２】
具体例に係るマッハツェンダ変調器は、（ａ）第１軸の方向に配列された第１コンタクト及び第２コンタクトを有する第１抵抗体と、（ｂ）第２軸の方向に配列された第１コンタクト及び第２コンタクトを有する第２抵抗体と、（ｃ）前記第１抵抗体の前記第１コンタクト及び前記第２抵抗体の前記第１コンタクトに接続される共通導電体と、（ｄ）前記第１軸及び前記第２軸に交差する第３軸の方向に延在する導波路部分を有する第１アーム導波路構造と、（ｅ）前記第３軸の方向に延在する導波路部分を有する第２アーム導波路構造と、（ｆ）前記第１アーム導波路構造の前記導波路部分及び前記第１抵抗体の前記第２コンタクトに接続された第１信号導電体と、（ｇ）前記第２アーム導波路構造の前記導波路部分及び前記第２抵抗体の前記第２コンタクトに接続された第２信号導電体と、を備える。
【００１３】
マッハツェンダ変調器によれば、第１アーム導波路構造及び第２アーム導波路構造が、第１信号導電体及び第２信号導電体上の差動駆動信号を受ける。第１信号導電体及び第２信号導電体は、それぞれ、第１抵抗体及び第２抵抗体に接続され、第１抵抗体及び第２抵抗体は、第３軸に交差する第１軸及び第２軸の方向にそれぞれ延在する。第１抵抗体は、第１軸の方向に配列された第１及び第２コンタクトを介して第１信号導電体上の第１信号成分を伝搬させると共に、第２抵抗体は、第２軸の方向に配列された第１及び第２コンタクトを介して第２信号導電体上の第２信号成分を伝搬させて、差動駆動信号の差動モードを終端する。この終端によれば、共通導電体上の主要な成分はコモンモードである。
【００１４】
具体例に係るマッハツェンダ変調器は、前記第１信号導電体及び前記第２信号導電体の少なくとも一方に沿って延在する基準電位導電体を更に備える。
【００１５】
マッハツェンダ変調器によれば、基準電位導電体は、第１信号導電体及び第２信号導電体にグランド面を提供する。
【００１６】
具体例に係るマッハツェンダ変調器は、  前記第１アーム導波路構造及び第２アーム導波路構造を埋め込む埋込領域を更に備え、前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体は、前記埋込領域内に設けられ、前記第１抵抗体及び前記第２抵抗体は、半導体テラス上に配置される。
【００１７】
マッハツェンダ変調器によれば、半導体テラスは、基板を介する放熱経路を第１抵抗体及び第２抵抗体に提供できる。半導体テラス上の第１抵抗体及び第２抵抗体が導電性半導体層に電気的に結合することを避けることができる。
【００１８】
具体例に係るマッハツェンダ変調器は、前記第１アーム導波路構造及び前記第２アーム導波路構造を互いに接続する導電性半導体層を更に備える。
【００１９】
マッハツェンダ変調器によれば、第１アーム導波路構造及び第２アーム導波路構造は、導電性半導体層を共有する。
【００２０】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、マッハツェンダ変調器に係る実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を模式的に示す図面である。図２の（ａ）部は、図１に示されたＩＩａ−ＩＩａ線に沿って取られた断面を示す図面である。図２の（ｂ）部は、図１に示されたＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿って取られた断面を示す図面である。図２の（ｃ）部は、図１に示されたＩＩｃ−ＩＩｃ線に沿って取られた断面を示す図面である。
【００２２】
マッハツェンダ変調器１１は、第１抵抗体１３、第２抵抗体１５、共通導電体１７、第１アーム導波路構造１９、第２アーム導波路構造２１、第１信号導電体２３、及び第２信号導電体２５を備える。第１抵抗体１３は、第１コンタクト１３ａ及び第２コンタクト１３ｂを有しており、半導体基板２７上に設けられる。第１コンタクト１３ａ及び第２コンタクト１３ｂは、第１軸Ａｘ１の方向に配列される。第２抵抗体１５は、第１コンタクト１５ａ及び第２コンタクト１５ｂを有しており、半導体基板２７上に設けられる。第１コンタクト１５ａ及び第２コンタクト１５ｂは、第２軸Ａｘ２の方向に配列される。共通導電体１７は、第１抵抗体１３の第１コンタクト１３ａ及び第２抵抗体１５の第１コンタクト１５ａに接続され、半導体基板２７上に設けられる、第１アーム導波路構造１９は、第１軸Ａｘ１及び第２軸Ａｘ２に交差する第３軸Ａｘ３の方向に延在する導波路部分を有する。第２アーム導波路構造２１は、第３軸Ａｘ３の方向に延在する導波路部分を有する。第１信号導電体２３は、第１アーム導波路構造１９の導波路部分及び第１抵抗体１３の第２コンタクト１３ｂに接続される。第２信号導電体２５は、第２アーム導波路構造２１の導波路部分及び第２抵抗体１５の第２コンタクト１５ｂに接続される。
【００２３】
マッハツェンダ変調器１１によれば、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１が、第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５上の差動駆動信号ＳＤＩＦを受ける。第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５は、それぞれ、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５に接続され、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は、第３軸Ａｘ３に交差する第１軸Ａｘ１及び第２軸Ａｘ２の方向にそれぞれ延在する。第１抵抗体１３は、第１軸Ａｘ１の方向に配列された第１コンタクト１３ａ及び第２コンタクト１３ｂを介して第１信号導電体２３上の第１信号成分Ｓ１を伝搬させると共に、第２抵抗体１５は、第２軸Ａｘ２の方向に配列された第１コンタクト１５ａ及び第２コンタクト１５ｂを介して第２信号導電体２５上の第２信号成分Ｓ２を伝搬させて、差動駆動信号ＳＤＩＦの差動モードを終端する。この終端によれば、共通導電体１７上の主要な成分はコモンモードである。
【００２４】
図１を参照すると、光送信機４４は、マッハツェンダ変調器１１及びドライバー４２を備える。マッハツェンダ変調器１１は、分波器２９及び合波器３１を備え、分波器２９は、入力導波路３３に接続されると共に、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１に接続される。合波器３１は、出力導波路３５に接続されると共に、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１に接続される。第１アーム導波路構造１９、第２アーム導波路構造２１、分波器２９及び合波器３１は、マッハツェンダ変調器１１の半導体基板２７の主面２７ａ上に設けられる。
【００２５】
第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５は、それぞれ、第１アーム導波路構造１９の上端及び第２アーム導波路構造２１の上面に接続される。
【００２６】
マッハツェンダ変調器１１は、導電性半導体層３９を更に備える。導電性半導体層３９は、第１アーム導波路構造１９、第２アーム導波路構造２１、分波器２９及び合波器３１を搭載しており、また第１アーム導波路構造１９の下端及び第２アーム導波路構造２１の底を互いに接続する、導電性半導体層３９は、マッハツェンダ変調器１１の半導体基板２７の主面２７ａ上に設けられる。本実施例では、導電性半導体層３９は、外部バイアス源ＢＥＸＴを受ける金属導体４３に接続される。
【００２７】
マッハツェンダ変調器１１は、一又は複数の基準電位導電体３７を更に備える。基準電位導電体３７は、第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５の少なくとも一方に沿って延在することができる。本実施例では、単一の基準電位導電体３７が、第１アーム導波路構造１９の導波路部分と第２アーム導波路構造２１の導波路部分との間において、第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５の両方に沿って延在する。基準電位導電体３７は、差動信号線路にグランド面を提供する。
【００２８】
第１信号導電体２３、基準電位導電体３７及び第２信号導電体２５は、それぞれの入力端において、ドライバー４２に接続される。第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５は、入力端の反対側におけるそれぞれの他端において終端される。具体的には、第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５は、それぞれ、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１に周期的に接続されるように第３軸Ａｘ３の方向に延在し、また、内蔵された第１抵抗体１３の一端及び第２抵抗体１５の一端に到達する。
【００２９】
図２の（ａ）部を参照すると、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１の各々は、導電性半導体層３９上に設けられた半導体メサＭＳを含む。半導体メサＭＳは、半導体積層４７を含む、具体的には、半導体積層４７は、第１導電型半導体領域４７ａ、コア層４７ｂ、及び第２導電型半導体領域４７ｃを含む。第１導電型半導体領域４７ａ、コア層４７ｂ、及び第２導電型半導体領域４７ｃは、半導体基板２７の主面２７ａに交差する方向に配列される。第１信号導電体２３は、第１金属下層２４ａ及び第１金属上層２４ｂを含むことができ、第２信号導電体２５は、第２金属下層２６ａ及び第２金属上層２６ｂを含むことができる。第１金属下層２４ａ及び第２金属下層２６ａは、第１アーム導波路構造１９の第２導電型半導体領域４７ｃ及び第２アーム導波路構造２１の第２導電型半導体領域４７ｃに接触を成す。
【００３０】
マッハツェンダ変調器１１は、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１を埋め込む埋込領域４９を備え、本実施例では、埋込領域４９は、第１無機絶縁膜５１ａ、第２無機絶縁膜５１ｂ及び第３無機絶縁膜５１ｃ、並びに第１埋込樹脂体５３ａ及び第２埋込樹脂体５３ｂを含む。第１無機絶縁膜５１ａは、半導体基板２７の主面２７ａ、導電性半導体層３９、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１を覆う。第１埋込樹脂体５３ａは、第１無機絶縁膜５１ａ、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１を覆う。第２無機絶縁膜５１ｂは、第１埋込樹脂体５３ａを覆う。第２埋込樹脂体５３ｂは、第２無機絶縁膜５１ｂを覆う。第３無機絶縁膜５１ｃは第２埋込樹脂体５３ｂを覆う。第１信号導電体２３、第２信号導電体２５及び基準電位導電体３７は、第３無機絶縁膜５１ｃ上に設けられる。第１金属下層２４ａ及び第２金属下層２６ａは、第２無機絶縁膜５１ｂ及び第１埋込樹脂体５３ａの開口内に設けられ、第１金属上層２４ｂ及び第２金属上層２６ｂは、第３無機絶縁膜５１ｃ及び第２埋込樹脂体５３ｂの開口を介して第１金属下層２４ａ及び第２金属下層２６ａに接続される。
【００３１】
図２の（ｂ）部を参照すると、マッハツェンダ変調器１１は、半導体テラスＳＴを更に備える。本実施例では、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は、半導体テラスＳＴ上に設けられる。マッハツェンダ変調器１１によれば、半導体テラスＳＴは、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５を搭載して、半導体基板２７を介する放熱経路を第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５に提供できる。
【００３２】
マッハツェンダ変調器１１は、半導体テラスＳＴを搭載する別の導電性半導体層４１を備えることができる。導電性半導体層４１は、別の導電性半導体層３９から隔置される。この隔置によれてば、半導体テラスＳＴ上の第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５が導電性半導体層３９に電気的に結合することを避けることができる。
【００３３】
本実施例では、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は、埋込領域４９内に設けられる。具体的には、半導体テラスＳＴは、第１無機絶縁膜５１ａで覆われ、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は、第１無機絶縁膜５１ａ上に設けられる。第１抵抗体１３、第２抵抗体１５及び第１無機絶縁膜５１ａは、第１埋込樹脂体５３ａで埋め込まれる。第２無機絶縁膜５１ｂが、第１抵抗体１３、第２抵抗体１５及び第１埋込樹脂体５３ａ上に設けられる。
【００３４】
共通導電体１７は、第３金属下層２８ａを含み、第３金属下層２８ａは、第２無機絶縁膜５１ｂ及び第１埋込樹脂体５３ａの開口３０ａ内に設けられ、第１抵抗体１３の第１コンタクト１３ａ及び第２抵抗体１５の第１コンタクト１５ａを成す。
【００３５】
第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５は、それぞれ、第４金属下層２８ｂ及び第５金属下層２８ｃを含むことができ、第４金属下層２８ｂ及び第５金属下層２８ｃは、それぞれ、第１抵抗体１３の第２コンタクト１３ｂ及び第２抵抗体１５の第２コンタクト１３ｂに接触を成す。具体的には、第４金属下層２８ｂ及び第５金属下層２８ｃは、第２無機絶縁膜５１ｂ及び第１埋込樹脂体５３ａの開口３０ｂ、３０ｃ内に設けられる。
【００３６】
本実施例に係るマッハツェンダ変調器１１では、基準電位導電体３７は、埋込領域４９上を延在して、第１抵抗体１３、第２抵抗体１５、及び共通導電体１７上を通過する。第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は、同じ抵抗値を有するように設計され、この抵抗体は、例えば２５〜５０オームの範囲であることができる。このマッハツェンダ変調器１１によれば、振幅ゼロの仮想的なグラント面を第１抵抗体１３の第２コンタクト１３ｂ及び第２抵抗体１５の第２コンタクト１５ｂとの間に設けられることができる。
【００３７】
図１に示されるように、本実施例に係るマッハツェンダ変調器１１では、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は、それぞれ、第１軸Ａｘ１及び第２軸Ａｘ２の方向に延在するように向き付けされる。このマッハツェンダ変調器１１によれば、差動モードの反射を低減できる。
【００３８】
本実施例に係るマッハツェンダ変調器１１では、第１抵抗体１３の第２コンタクト１３ｂと第２抵抗体１５の第２コンタクト１５ｂとの間隔が、２００マイクロメートル以下であることが良い。このマッハツェンダ変調器１１によれば、第１抵抗体１３の第１コンタクト１３ａと第２抵抗体１５の第１コンタクト１５ａとを接続する金属体におけるコモンモードの反射を低減できる。具体体には、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は、第１信号導電体２３からの電気信号及び第２信号導電体２５からの電気信号が、それぞれ、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５を逆向きに伝搬するように配置される。この配置（第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５の配置）を可能にするために、第１抵抗体１３の第２コンタクト１３ｂの近傍において第１信号導電体２３を曲げることができ、第２抵抗体１５の第２コンタクト１５ｂの近傍において第２信号導電体２５を曲げることができる。
【００３９】
半導体テラスＳＴは、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１と同様に、半導体積層４７を含むことができる。
【００４０】
図２の（ｃ）部を参照すると、基準電位導電体３７は、埋込領域４９上を延在しており、共通導電体１７は、埋込領域４９内を延在する。必要な場合には、共通導電体１７が埋込領域４９上を延在するように、共通導電体１７を金属配線のレベルを金属上層に変更するようにしてもよい。本実施例では、共通導電体１７及び基準電位導電体３７は、半導体基板２７の主面２７ａの法線軸の方向に配列される。埋込領域４９、具体体には、第３無機絶縁膜５１ｃ及び第２埋込樹脂体５３ｂが、共通導電体１７から基準電位導電体３７を隔置する。マッハツェンダ変調器１１によれば、共通導電体１７が基準電位導電体３７直下の埋込領域４９内を延在して、共通導電体１７に係る伝送路のインピーダンスをコモンモードにインピーダンスを整合させることができる。本実施例では、共通導電体１７及び基準電位導電体３７は、並走して、コモンモード終端器４５において、接地される。可能な場合には、基準電位導電体３７が埋込領域４９内に設けられ、共通導電体１７は基準電位導電体３７及び埋込領域４９上に設けられるようにしてもよい。
【００４１】
この伝送路の構造は、第１抵抗体１３の他端及び第２抵抗体１５の他端に接続される共通導電体１７が３００マイクロメートルを越える長さを有するマッハツェンダ変調器１１において、コモンモードの反射を低減する点で有効である。
【００４２】
（実施例）
本実施形態に係るマッハツェンダ変調器１１の例示。
第１抵抗体１３；ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＳｉ、ＣｕＮｉ、ＴａＮ、５０ｎｍ厚、５０×５０マイクロメートルのサイズ。
第２抵抗体１５；ＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＳｉ、ＣｕＮｉ、ＴａＮ、５０ｎｍ厚、５０×５０マイクロメートルのサイズ。
第１アーム導波路構造及び第２アーム導波路構造のための半導体積層４７の構造。
第１導電型半導体領域４７ａ：ｎ型ＩｎＰ、厚さ０．５マイクロメートル。
コア層４７ｂ：ＡｌＧａＩｎＡｓ系多重量子井戸、０．５マイクロメートル厚。
第２導電型半導体領域４７ｃ：ｐ型ＩｎＰ、１マイクロメートル厚。
導電性半導体層３９：ｎ型ＩｎＰ、１マイクロメートル厚。
第１埋込樹脂体５３ａ及び第２埋込樹脂体５３ｂ：ベンゾシクロブテン(BCB)。
第１無機絶縁膜５１ａ：シリコン酸化物、１００ｎｍ厚。
第２無機絶縁膜５１ｂ：シリコン酸化物、２００ｎｍ厚。
第３無機絶縁膜５１ｃ：シリコン酸化物、２００ｎｍ厚。
共通導電体１７；金、２マイクロメートル厚。
第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５：金、５マイクロメートル厚、幅１００マイクロメートル。
基準電位導電体３７：金、５マイクロメートル厚、１０マイクロメートル幅。
【００４３】
図３は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器と異なる向きに配置された第１抵抗体２及び第２抵抗体３を含むマッハツェンダ変調器を模式的に示す図面である。
【００４４】
マッハツェンダ変調器１は、第１抵抗体２、第２抵抗体３、共通導電体４、第１アーム導波路構造５、第２アーム導波路構造６、第１信号導電体７、及び第２信号導電体８を備える。第１アーム導波路構造５は、第３軸Ａｘ３の方向に延在する導波路部分を有する。第２アーム導波路構造６は、第３軸Ａｘ３の方向に延在する導波路部分を有する。共通導電体４は、第１抵抗体２の第１コンタクト２ａ及び第２抵抗体３の第１コンタクト３ａに接続される。第１信号導電体７は、第１アーム導波路構造５の導波路部分及び第１抵抗体２の第２コンタクト２ｂに接続される。第２信号導電体８は、第２アーム導波路構造６の導波路部分及び第２抵抗体３の第２コンタクト３ｂに接続される。第１抵抗体２及び第２抵抗体３は、第３軸Ａｘ３の方向に延在する。
【００４５】
ＥＯ応答及び差動モードの反射の特性が、シミュレーションにより計算される。マッハツェンダ変調器１のシミュレーションモデルは、第１抵抗体２及び第２抵抗体３の向き、並びに基準電位導電体、第１信号導電体及び第２信号導電体の配列の点を除いて、マッハツェンダ変調器１１のシミュレーションモデルに合わせる。
【００４６】
図４の（ａ）部は、シミュレーションによるＥＯ応答を示す図面であり、図４の（ｂ）部は、シミュレーションによる差動モードの反射を示す図面である。マッハツェンダ変調器１のＥＯ応答ＣＥＯは、マッハツェンダ変調器１１のＥＯ応答ＤＥＯに比べて、４０ＧＨｚまでの変調帯域において大きな揺らぎを示す。マッハツェンダ変調器１１の差動反射特性ＤＤＲは、マッハツェンダ変調器１の差動反射特性ＣＤＲに比べて、４０ＧＨｚまでの変調帯域において小さい。
【００４７】
図５の（ａ）部及び（ｂ）部は、第１抵抗体及び第２抵抗体を提供できる抵抗層の形状を示す平面図である。
【００４８】
図５の（ａ）部に示されるように、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は、抵抗層６０によって提供される。具体的には、抵抗層６０は、第１信号導電体２３に接続された第１部分６０ａ、第２信号導電体２５に接続された第２部分６０ｂ、共通導電体１７に接続された第３部分６０ｃ、第１部分６０ａと第３部分６０ｃとの間に設けられる第４部分６０ｄ、及び第２部分６０ｂと第３部分６０ｃとの間に設けられる第５部分６０ｅを含む。抵抗層６０の第１部分６０ａ、第４部分６０ｄ及び第３部分６０ｃは、第１抵抗体１３を形成すると共に、抵抗層６０の第２部分６０ｂ、第５部分６０ｅ及び第３部分６０ｃは第２抵抗体１５を形成する。抵抗層６０の第１部分６０ａ及び第３部分６０ｃは、それぞれ、第２コンタクト１３ｂ及び第１コンタクト１３ａを提供できる。抵抗層６０の第２部分６０ｂ及び第３部分６０ｃは、それぞれ、第２コンタクト１５ｂ及び第１コンタクト１５ａを提供できる。
【００４９】
具体的には、抵抗層６０では、第１部分６０ａ、第４部分６０ｄ及び第３部分６０ｃが第１軸Ａｘ１の方向に配列され、抵抗層６０の第２部分６０ｂ、第５部分６０ｅ及び第３部分６０ｃが第２軸Ａｘ２の方向に配列される。
【００５０】
抵抗層６０は、第１部分６０ａ、第４部分６０ｄ及び第３部分６０ｃが、第３軸Ａｘ３を基準にして、抵抗層６０の第２部分６０ｂ、第５部分６０ｅ及び第３部分６０ｃに対称に配置されるように設計される。
【００５１】
マッハツェンダ変調器１１によれば、単一の抵抗層６０が、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１６を含む。第１部分６０ａと第２部分６０ｂとの間に第３部分６０ｃを有する単一の抵抗層６０を用いて、差動モードの反射を低減できる。
【００５２】
本実施例では、抵抗層６０の第１部分６０ａ、第４部分６０ｄ、第３部分６０ｃ、第５部分６０ｅ、及び第２部分６０ｂが一列に配列される。
【００５３】
図５の（ｂ）部に示されるように、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は、それぞれ、第１抵抗層６１及び第２抵抗層６２によって提供される。具体的には、第１抵抗層６１は、第１信号導電体２３に接続された第１部分６１ａ、共通導電体１７に接続された第２部分６１ｂ、及び第１部分６１ａと第２部分６１ｂとの間に設けられる第３部分６１ｃを有する。第２抵抗層６２は、第２信号導電体２５に接続された第１部分６２ａ、共通導電体１７に接続された第２部分６２ｂ、及び第１部分６２ａと第２部分６２ｂとの間に設けられる第３部分６２ｃを有する。
【００５４】
第１抵抗層６１の第１部分６１ａ、第３部分６１ｃ及び第２部分６１ｂは、第１抵抗体１３を形成すると共に、第２抵抗層６２の第１部分６０ａ、第３部分６２ｃ及び第２部分６１ｂは第２抵抗体１５を形成する。第１抵抗層６１の第１部分６１ａ及び第２部分６１ｂは、それぞれ、第２コンタクト１３ｂ及び第１コンタクト１３ａを提供できる。第２抵抗層６２の第１部分６２ａ及び第２部分６２ｂは、それぞれ、第２コンタクト１５ｂ及び第１コンタクト１５ａを提供できる。
【００５５】
具体的には、第１抵抗層６１では、第１部分６１ａ、第３部分６０ｃ及び第２部分６０ｂが第１軸Ａｘ１の方向に配列され、第１抵抗層６１の第１部分６２ａ、第３部分６２ｃ及び第２部分６２ｂが第２軸Ａｘ２の方向に配列される。
【００５６】
第１抵抗層６１は、第１部分６１ａ、第３部分６１ｃ及び第２部分６１ｂが、第３軸Ａｘ３を基準にして、第２抵抗層６２の第１部分６２ａ、第３部分６２ｃ及び第２部分６２ｂに対称に配置されるように設計される。
【００５７】
マッハツェンダ変調器１１によれば、共通導電体１７に接続される複数の抵抗層、具体的には第１抵抗層６１及び第２抵抗層６２を用いて、差動モードの反射を低減できる。
【００５８】
本実施例では、第１抵抗層６１の第１部分６１ａ、第３部分６１ｃ及び第２部分６１ｂ、並びに第２抵抗層６２の第２部分６２ｂ、第３部分６２ｃ及び第１部分６２ａが、一列に配列される。
【００５９】
図６、図７、及び図８は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図６、図７、及び図８を参照しながら、実施形態に係るマッハツェンダ変調器を作製する方法を記述する。
【００６０】
図６の（ａ）部に示されるように、半導体生産物ＳＰを準備する。半導体生産物ＳＰは、第１アーム導波路構造１９、第２アーム導波路構造２１、半導体テラスＳＴ、及び導電性半導体層３９、４１を備える。第１アーム導波路構造１９、第２アーム導波路構造２１、半導体テラスＳＴ、及び導電性半導体層３９、４１は、ウエハＷ上に設けられる。
【００６１】
半導体生産物ＳＰは以下のように作製される。ウエハＷ上に光導波路のための半導体積層領域を成長する。半導体積層領域は、導電性半導体層３９、４１、第１導電型半導体領域４７ａ、コア層４７ｂ、及び第２導電型半導体領域４７ｃをウエハＷ上に成長して、エピ基板を準備する。エピ基板上に、フォトリソグラフィにより、半導体テラス及び導波路構造のパターンを規定するマスクを形成する。このマスクを用いてエピ基板をエッチングして、半導体生産物ＳＰを得る。
【００６２】
図６の（ｂ）部に示されるように、半導体生産物ＳＰ上に第１無機絶縁膜５１ａを形成する。第１無機絶縁膜５１ａは、例えばシリコン系無機絶縁体を備えることができ、例えば化学的気相成長法によって成長される。
【００６３】
図６の（ｃ）部に示されるように、半導体生産物ＳＰの半導体テラス上に抵抗層６０を形成して、第１基板生産物ＳＰ１を得る。抵抗層６０は、例えばＮｉＣｒ、ＮｉＣｒＳｉ、ＣｕＮｉ、ＴａＮの薄膜を備えることができる。抵抗層６０は、例えばスパッタリング法により成膜され、リフトオフ法によりパターンが形成される。
【００６４】
図７の（ａ）部に示されるように、第１基板生産物ＳＰ１上に第１埋込樹脂体５３ａを形成する。第１埋込樹脂体５３ａの形成のために、ＢＣＢ樹脂をウエハＷ上に塗布すると共に、塗布されたＢＣＢ樹脂をベークする。第１埋込樹脂体５３ａは、第１アーム導波路構造１９、第２アーム導波路構造２１、抵抗層６０、半導体テラスＳＴ、及び導電性半導体層３９、４１を埋め込む。
【００６５】
図７の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて、抵抗層６０上にコンタクトのための開口５４ａ、５４ｂ、５４ｃ（及びマッハツェンダ変調器の第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１上にも開口５４ｄ、５４ｅ）を第１埋込樹脂体５３ａに形成する。
【００６６】
第１埋込樹脂体５３ａに開口を形成した後に、ウエハＷの全面にわたって、第１埋込樹脂体５３ａ上に第２無機絶縁膜５１ｂを形成する。第２無機絶縁膜５１ｂは、第１埋込樹脂体５３ａの上面、並びに開口５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ及び５４ｅの側面及び底面を覆う。第２無機絶縁膜５１ｂは、例えばシリコン系無機絶縁体を備えることができ、例えば化学的気相成長法により成長される。
【００６７】
また、第１埋込樹脂体５３ａに開口の底における第２無機絶縁膜５１ｂをフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去して、第１埋込樹脂体５３ａの開口５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ及び５４ｅに抵抗層６０を露出させる。
【００６８】
図７の（ｃ）部に示されるように、フォトリソグラフィ及び成膜を用いて、第１埋込樹脂体５３ａの開口（５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ及び５４ｅ）内に、それぞれ、金属下層（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２４ａ及び２６ａ）を形成する。
【００６９】
図８の（ａ）部に示されるように、金属下層（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２４ａ及び２６ａ）を形成した後に、ウエハＷ上に第２埋込樹脂体５３ｂを形成する。第２埋込樹脂体５３ｂの形成のために、ＢＣＢ樹脂をウエハＷ上に塗布すると共に、塗布されたＢＣＢ樹脂をベークする。第２埋込樹脂体５３ｂは、金属下層（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２４ａ及び２６ａ）、第１埋込樹脂体５３ａ及び第２無機絶縁膜５１ｂを埋め込む。
【００７０】
図８の（ｂ）部に示されるように、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて、金属下層（２８ｂ、２８ｃ、２４ａ及び２６ａ）に到達する開口（５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ及び５６ｅ）を第２埋込樹脂体５３ｂに形成する。
【００７１】
第２埋込樹脂体５３ｂに開口を形成した後に、ウエハＷの全面にわたって、第２埋込樹脂体５３ｂ上に第３無機絶縁膜５１ｃを形成する。第３無機絶縁膜５１ｃは、第２埋込樹脂体５３ｂの上面、並びに開口５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ及び５６ｅの側面及び底面を覆う。第３無機絶縁膜５１ｃは、例えばシリコン系無機絶縁体を備えることができ、例えば化学的気相成長法によって成長される。
【００７２】
第２埋込樹脂体５３ｂの開口（５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ及び５６ｅ）の底における第３無機絶縁膜５１ｃをフォトリソグラフィ及びエッチングにより除去して、第２埋込樹脂体５３ｂの開口（５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ及び５６ｅ）に、それおれ、金属下層（２８ｂ、２８ｃ、２４ａ及び２６ａ）を露出させる。
【００７３】
図８の（ｃ）部に示されるように、フォトリソグラフィ及び成膜を用いて、第２埋込樹脂体５３ｂの開口（５４ｂ及び５４ｄ、並びに５４ｃ及び５４ｅ）内、及び第３無機絶縁膜５１ｃ上に、第１金属上層２４ｂ及び第２金属上層２６ｂを形成して第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５を作製すると共に、第３無機絶縁膜５１ｃ上に基準電位導電体３７を作製する。
【００７４】
これらの工程により、マッハツェンダ変調器１１が完成される。
【００７５】
マッハツェンダ変調器１１では、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１は、第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５からの差動信号により駆動される。第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５は、それぞれ、内蔵された第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５に接続されると共に、第１抵抗体１３及び第２抵抗体１５は共通導電体１７に接続される。マッハツェンダ変調器１１では、第１アーム導波路構造１９及び第２アーム導波路構造２１が、外部バイアス電源から給電される導電性半導体層３９を共有する。差動信号を伝送するために、マッハツェンダ変調器１１は、第１信号導電体２３と第２信号導電体２５との間に延在する基準電位導電体３７を用いる。必要な場合には、マッハツェンダ変調器１１は、第１信号導電体２３及び第２信号導電体２５の外側に位置する一対の追加の基準電位導電体を用いることができる。
【００７６】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本実施形態によれば、終端抵抗の内蔵から生じる信号反射を低減できるマッハツェンダ変調器を提供できる。
【符号の説明】
【００７８】
１１…マッハツェンダ変調器、１３…第１抵抗体、１５…第２抵抗体、１７…共通導電体、１９…第１アーム導波路構造、２１…第２アーム導波路構造、２３…第１信号導電体、２５…第２信号導電体。Ａｘ１…第１軸、Ａｘ２…第２軸、Ａｘ３…第３軸。
【図１】
2020003600.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020003600.tif 000007
【図６】
2020003600.tif 000008
【図７】
2020003600.tif 000009
【図８】
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