(57)【要約】  導波路構造（２００）および導波路構造の製造方法であって、基板（２１０）上に、第１および第２の光学材料、および格子定数調節材料を含む第１のグレーデッド層（２３０）を形成することを含み、上記第２の光学材料の濃度が、上記第１のグレーデッド層の高さとともに増加し、上記格子定数調節材料の濃度が、上記第２の光学材料に比例して変化し、上記第１および第２の光学材料、および格子定数調節材料を含む第２のグレーデッド層（２５０）を形成することを含み、上記第２の光学材料の濃度が、上記第２のグレーデッド層の高さとともに減少し、上記格子定数調節材料の濃度が、上記第２の光学材料に比例して変化する方法。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路構造の形成方法であって、
シリコン、ゲルマニウム、および格子定数調節材料を含む第１のグレーデッド層を基板上に形成することを含み、ゲルマニウムおよび前記格子定数調節材料の濃度が、前記第１のグレーデッド層の高さとともに増加し、
シリコン、ゲルマニウム、および前記格子定数調節材料を含む第２のグレーデッド層を前記第１のグレーデッド層の上方に形成することを含み、ゲルマニウムおよび前記格子定数調節材料の濃度が、前記第２のグレーデッド層の高さとともに減少する、方法。
【請求項２】
前記第２のグレーデッド層を形成する前に、シリコン、ゲルマニウム、および格子定数調節材料を含む均一層を前記第１のグレーデッド層上に形成することを更に含み、ゲルマニウムおよび前記格子定数調節材料の濃度が、前記均一層を通して実質的に一定の状態を維持する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記格子定数調節材料が、炭素である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のグレーデッド層のゲルマニウムおよび炭素の濃度が、高さとともに直線的に増加する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のグレーデッド層のゲルマニウム濃度が、約０．１％／μｍ〜約１０％／μｍの間の割合で、約０％ゲルマニウムから約２〜５％ゲルマニウムまで増加し、前記第１のグレーデッド層の任意の点での炭素濃度が、前記ゲルマニウム濃度の約１０％である、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のグレーデッド層のゲルマニウム濃度が、約１０％／μｍの割合で、約０％ゲルマニウムから約２％ゲルマニウムに増加し、前記第１のグレーデッド層の任意の点での炭素濃度が、前記ゲルマニウム濃度の約１０％である、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のグレーデッド層のゲルマニウムおよび炭素の濃度が、高さとともに直線的に減少する、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のグレーデッド層のゲルマニウム濃度が、約０．１％／μｍ〜約１０％／μｍの割合で、約２〜５％ゲルマニウムから約０％ゲルマニウムまで減少し、炭素濃度が、前記ゲルマニウム濃度の約１０％である、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記第２のグレーデッド層のゲルマニウム濃度が、約１０％／μｍの割合で、約２％ゲルマニウムから約０％ゲルマニウムまで減少し、前記第１のグレーデッド層の任意の点での炭素濃度が、前記ゲルマニウム濃度の約１０％である、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記均一層のゲルマニウム濃度が、約２〜５％の範囲のものであり、前記均一層の炭素濃度が、前記ゲルマニウム濃度の約１０％である、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
前記均一層のゲルマニウム濃度が、約２％であり、前記均一層の炭素濃度が、前記ゲルマニウム濃度の約１０％である、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記均一層の厚みが、約２〜５μｍである、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板と前記第１のグレーデッド層との間にブロック層があることで、前記基板の汚染物質が、前記第１のグレーデッド層、前記均一層、または前記第２のグレーデッド層内に拡散しないように、前記第１のグレーデッド層の形成前に、前記基板上に前記ブロック層を形成することを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記基板がシリコン基板であり、前記ブロック層がエピタキシャルシリコンを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記基板が、エッチングされたパターンを有し、
前記第２のグレーデッド層の形成前に、前記均一層を平坦化することを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のグレーデッド層上にクラッド層を形成することを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１７】
前記クラッド層が、エピタキシャルシリコンを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のグレーデッド層、前記均一層、および前記第２のグレーデッド層が、化学気相堆積プロセスによって形成される、請求項２に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のグレーデッド層、前記均一層、および前記第２のグレーデッド層が、エピタキシャルに形成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記化学気相堆積プロセスが、低圧化学気相堆積プロセスである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１、第２、または均一層を形成するための前記化学気相堆積プロセスが、
所望のＧｅ濃度プロファイルおよび所望の層の厚みを決定することと、
複数のガスの流量を決定することと、
堆積チャンバにおいて所定の圧力および温度を維持しながら、前記決定された流量に応じて、前記複数のガスを前記堆積チャンバ内に導入することとを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数のガスが、シラン、ジシラン、トリシラン、ジクロロシラン、およびトリクロロシランからなる群から選択された第１のガスと、ゲルマン、水素中のゲルマン、ジゲルマン、および水素中のジゲルマンからなる群から選択された第２のガスと、メチルシランおよび水素中のメチルシランからなる群から選択された第３のガスとを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記化学気相堆積プロセスが、
前記第１および第２のグレーデッド層の成長中に、前記第２および第３のガスの流量を調節することを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
複数のガスの流量を決定することが、
前記複数のガスの中の第１のガスの流量に応じて、ゲルマニウム濃度の実験データを獲得することと、
前記複数のガスの中の第２のガスの流量に応じて、炭素濃度の実験データを獲得することと、
前記獲得した実験データと所望の濃度プロファイルに基づいて、前記第１および第２のガスの流量を計算することとを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
ゲルマニウムおよび炭素の濃度の前記実験データが、テストウェハ上に形成された膜での実験測定値および曲線適合によって獲得される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記基板の一部分が、膜の層で被覆され、前記第１のグレーデッド層が、前記膜の層によって被覆されていない基板の選択された部分上に選択的に堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記基板が、シリコン基板であり、前記膜の層が、酸化物または窒化物を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記均一層および前記第１のグレーデッド層の一部分が、前記第２のグレーデッド層の形成前にエッチング除去される、請求項２に記載の方法。
【請求項２９】
前記導波路構造が平面である、請求項２に記載の方法。
【請求項３０】
導波路構造の形成方法であって、
エッチングされたパターンを有する基板を与えることを含み、
シリコン、ゲルマニウム、および格子定数調節材料を含む均一層が前記エッチングされたパターンを充填するように、前記均一層を前記基板上に形成することを含み、ゲルマニウムおよび格子定数調節材料の濃度が、前記均一層において実質的に一定に維持され、
前記均一層を平坦化することを含む、方法。
【請求項３１】
前記格子定数調節材料が、炭素である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記均一層の前記ゲルマニウム濃度が、約２〜５％の範囲のものであり、前記均一層の前記炭素濃度が、前記ゲルマニウム濃度の約１０％である、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記均一層のゲルマニウム濃度が、約２％であり、前記均一層の炭素濃度が、前記ゲルマニウム濃度の約１０％である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記均一層の厚みが、約２〜５μｍである、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記均一層が、前記均一層の形成前に、前記基板の前記エッチングされたパターンに形成された第１のグレーデッド層上に形成され、前記第１のグレーデッド層が、シリコン、ゲルマニウム、および炭素を含み、前記ゲルマニウムおよび炭素の濃度が、前記第１のグレーデッド層の高さとともに増加するのに対して、前記炭素の濃度が、前記ゲルマニウム濃度に比例した状態を維持する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１のグレーデッド層の前記ゲルマニウムおよび炭素の濃度が直線的に増加するのに対して、前記炭素の濃度が、前記ゲルマニウム濃度に比例した状態を維持する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
シリコン、ゲルマニウム、および炭素を含む第２のグレーデッド層を前記均一層上に形成することを更に含み、前記ゲルマニウムおよび炭素の濃度が、前記第１のグレーデッド層の高さとともに減少するのに対して、前記炭素の濃度が、前記ゲルマニウム濃度に比例した状態を維持する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３８】
前記第２のグレーデッド層の前記ゲルマニウムおよび炭素の濃度が、直線的に減少するのに対して、前記炭素の濃度が、前記ゲルマニウム濃度に比例した状態を維持する、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記均一層の形成前に、前記基板上にブロック層が形成される、請求項３０に記載の方法。
【請求項４０】
前記ブロック層が、エピタキシャルシリコンである、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記均一層上に、クラッド層を形成することを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項４２】
前記クラッド層が、エピタキシャルシリコンである、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記均一層が、化学気相堆積プロセスによって形成される、請求項３１に記載の方法。
【請求項４４】
前記均一層が、エピタキシャルに形成される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記化学気相堆積プロセスが、低圧化学気相堆積プロセスである、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記化学気相堆積プロセスが、
前記均一層の所望のゲルマニウムおよび炭素の濃度を決定することと、
複数のガスの流量を決定することと、
前記堆積チャンバにおける所定の圧力および温度を維持しながら、所定の流量に応じて、前記複数のガスを前記堆積チャンバに導入することとを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記複数のガスが、シラン、ジシラン、トリシラン、ジクロロシラン、およびトリクロロシランからなる群から選択された第１のガスと、ゲルマン、水素中のゲルマン、ジゲルマン、および水素中のジゲルマンからなる群から選択された第２のガスと、メチルシラン、および水素中のメチルシランからなる群から選択された第３のガスとを含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
複数のガスの流量を決定することが、
前記複数のガスの中の第１のガスの流量に応じて、ゲルマニウム濃度の実験データを獲得することと、
前記複数のガスの中の第２のガスの流量に応じて、炭素濃度の実験データを獲得することと、
前記獲得した実験データと所望の濃度プロファイルに基づいて、前記第１および第２のガスの流量を計算することとを更に含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
ゲルマニウムおよび炭素の濃度の前記実験データが、テストウェハ上に形成された膜での実験測定値および曲線適合によって獲得される、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
導波路構造の形成方法であって、
基板を与えることを含み、前記基板の第１の部分が、前記基板の前記第１の部分とは異なる材料の層によって被覆され、
前記材料の層によって被覆されていない前記基板の第２の部分上に、均一のＳｉＧｅＣ層を選択的に堆積することを含む、方法。
【請求項５１】
前記基板の少なくとも前記第２の部分が、前記均一層の堆積前に、ブロック層によって被覆される、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記選択的堆積ステップが、
ＳｉＧｅＣ層を堆積するための複数の堆積ガスを与えることと、
堆積中に前記ＳｉＧｅＣ層を除去するための少なくとも１つのエッチャントガスを与えることとを更に含み、
前記ＳｉＧｅＣ層が、前記基板の前記第１の部分上に堆積されるよりも速く除去され、前記ＳｉＧｅＣ層が、前記基板の前記第２の部分上で除去されるより速く堆積される、請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記複数の堆積ガスが、シラン、ジシラン、トリシラン、ジクロロシラン、およびトリクロロシランからなる群から選択された第１のガスと、ゲルマン、水素中ゲルマン、ジゲルマン、および水素中ジゲルマンからなる群から選択された第２のガスと、メチルシラン、および水素中メチルシランからなる群から選択された第３のガスとを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記少なくとも１つのエッチャントガスが、塩化水素を含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記導波路構造が平面である、請求項５０に記載の方法。
【請求項５６】
ＳｉＧｅＣ層の所望のゲルマニウムおよび炭素の濃度プロファイルを受け取ることと、
複数のガスの流量を決定することと、
堆積チャンバにおいて所定の圧力および温度を維持しながら、決定された流量に応じて、前記複数のガスを前記チャンバ内に導入することとを含む方法を、実行時、ディジタル処理システムに実行させるコンピュータ実行可能なプログラム命令を含むコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項５７】
前記複数のガスの流量を決定するための前記コンピュータプログラム命令が、実行時、
前記複数のガスの中のゲルマニウムガスの流量に応じて、ゲルマニウム濃度の実験データを受け取ることと、
前記複数のガスの中の炭素ガスの流量に応じて、炭素濃度の実験データを受け取ることと、
前記受け取った実験データと前記所望のゲルマニウムおよび炭素の濃度プロファイルに基づいて、前記ゲルマニウムおよび炭素のガスの流量を計算することとを更に含む方法をディジタル処理システムに実行させる、請求項５６に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項５８】
前記コンピュータプログラム命令が、実行時、
前記複数のガスの前記流量に応じて、ＳｉＧｅＣ成膜速度の実験データを受け取ることと、
ある時間間隔で形成されたＳｉＧｅＣ層の一部分の厚みを決定することと、
前記決定された厚みおよび前記所望のゲルマニウムおよび炭素の濃度プロファイルに応じて、前記複数のガスの少なくともいくつかの流量を調節することとを更に含む方法をディジタル処理システムに実行させる、請求項５６に記載のコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項５９】
シリコン、ゲルマニウム、および炭素を含む第１のグレーデッド層を基板上に形成するステップを含み、ゲルマニウムおよび炭素の濃度が、前記第１のグレーデッド層の高さとともに増加し、
シリコン、ゲルマニウム、および炭素を含む均一層を前記第１のグレーデッド層上に形成するステップを含み、
シリコン、ゲルマニウム、および炭素を含む第２のグレーデッド層を前記均一層上に形成するステップを含み、ゲルマニウムおよび炭素の濃度が、前記第１のグレーデッド層の高さとともに減少する、プロセスによって製造される導波路。
【請求項６０】
エッチングされたパターンを有する基板を与えるステップを含み、
シリコン、ゲルマニウム、および炭素を含む均一層が前記エッチングされたパターンを充填するように、前記均一層を前記基板上に形成するステップを含み、ゲルマニウムおよび炭素の濃度が、前記均一層において実質的に一定に維持され、
前記均一層を平坦化するステップを含むプロセスによって製造される導波路。
【請求項６１】
基板を与えるステップを含み、前記基板の第１の部分が、前記基板の第１の部分とは異なる材料の層によって被覆され、
前記材料の層によって被覆されていない前記基板の第２の部分上に、均一ＳｉＧｅＣ層を選択的に堆積するステップを含むプロセスによって製造される導波路。
【請求項６２】
基板上に、第１、第２、および第３の光学材料を含む第１のグレーデッド層を含み、前記第１の材料がシリコンであり、前記第２の材料が屈折率調節材料であり、前記第３の材料が格子定数調節材料であり、前記第２および第３の材料の濃度が、前記第１のグレーデッド層の高さとともに増加し、
前記均一層上に、第１、第２、および第３の光学材料を含む第２のグレーデッド層を含み、前記第２および第３の材料の濃度が、前記第２のグレーデッド層の高さとともに減少する、導波路構造。
【請求項６３】
前記第２の光学材料が、ゲルマニウムである、請求項６２に記載の導波路構造。
【請求項６４】
前記第３の光学材料が、炭素である、請求項６３に記載の導波路構造。
【請求項６５】
前記第２および第３の材料の濃度が、前記第１のグレーデッド層において単調に増加し、前記第２のグレーデッド層において単調に減少する、請求項６２に記載の導波路構造。
【請求項６６】
前記第２および第３の材料の濃度が、前記第１のグレーデッド層において直線的に増加し、前記第２のグレーデッド層において直線的に減少する、請求項６２に記載の導波路構造。
【請求項６７】
前記第１のグレーデッド層と前記第２のグレーデッド層との間に均一層を更に含み、前記均一層が、前記均一層を通して実質的に一定の濃度で、前記第１、第２、および第３の光学材料を含む、請求項６２に記載の導波路構造。
【請求項６８】
前記第２の光学材料がゲルマニウムである、請求項６７に記載の導波路構造。
【請求項６９】
前記第３の光学材料が、炭素である、請求項６７に記載の導波路構造。
【請求項７０】
エッチングされたパターンを有する基板と、
エッチングされたパターンを充填し、シリコン、ゲルマニウム、および格子定数調節材料を含む均一層とを含み、前記ゲルマニウムおよび格子定数調節材料の濃度が、前記均一層を通して実質的に一定に維持される、導波路構造。
【請求項７１】
前記格子定数調節材料が、炭素である、請求項７０に記載の導波路構造。  
【請求項７２】
前記均一層と前記基板との間にブロック層を更に含む、請求項７０に記載の導波路構造。
【請求項７３】
前記ブロック層がエピタキシャルシリコンである、請求項７２に記載の導波路構造。
【請求項７４】
前記均一層を被覆するクラッド層を更に含む、請求項７０に記載の導波路構造。
【請求項７５】
前記クラッド層がエピタキシャルシリコンである、請求項７４に記載の導波路構造。
【発明の詳細な説明】
【発明の内容】
【０００１】
[0001]本発明は、２００１年５月２４日に出願された米国特許出願第０９／８６６，１７２号の一部係属出願である。
【０００２】
[0002]本発明は、一般的に、平面導波路構造に関し、特に、シリコンゲルマニウム炭素（ＳｉＧｅＣ）導波路構造の製造に関する。
【発明の背景】
【０００３】
[0003]情報化時代の到来とともに超高速応用への傾向が強まるにつれ、通信システムの光回路が益々多用されている。光通信システムの構成部品として、平面光導波路が幅広く使用されている。典型的な平坦な導波路構造は、下側クラッド領域と、導光用コア領域と、上側クラッド領域とを含む。導光用コア領域の屈折率は、下側または上側クラッド領域のいずれかより高い。
【０００４】
[0004]ＳｉＧｅ導波路は、光学デバイスと電子デバイスの両方が、一枚のシリコン基板上に集積可能であるため、特に興味深いものである。シリコンは、十分に確立された電子回路用の基板であり、高品質のシリコンが低価格で容易に入手可能である。更に、ＳｉとＳｉＧｅの両方は、１３００ｎｍおよび１５００ｎｍの遠距離通信の波長において透過性のものであり、更に、ＳｉＧｅの屈折率は、Ｓｉより高い。最後に、ＳｉＧｅ導波路の光学的および電気的特性は、Ｇｅ濃度を変えることで調節可能である。
【０００５】
[0005]ＳｉＧｅ導波路構造は、それらの電気的および光学的特性に関して望ましいものであるが、低損失ＳｉＧｅ導波路の製造に関していくつか問題がある。一般的に、ＳｉＧｅ導波路構造は、主にシリコンからなる下側クラッドと、シリコンゲルマニウムコアと、同様に、主にシリコンからなる上側クラッドとを含む。Ｇｅの格子定数は、Ｓｉより４％大きい。したがって、純粋なシリコン上にＳｉＧｅが成長するとき、格子定数にこのような差があることで、ミスフィットおよび貫通転位密度が非常に高くなることがある。これらの転位により、導波路構造の光損失が高くなることがある。
【０００６】
[0006]更に、典型的なＳｉＧｅ導波路構造のＳｉＧｅコアにおいて、垂直方向のＧｅの分布は、水平方向のＧｅの分布と異なることがある。このような非対称性により、複屈折効果が生じる。一般的に、導波路を下方に進行する光波には、２つの直交して偏光されたモードがあり、１つは、基板に垂直なモード、もう１つは、基板に平行なモードである。従来のＳｉＧｅ導波路構造において、垂直モードと平行モードの屈折率が異なっているため、送信された信号が拡散する。
【０００７】
[000７]したがって、シリコン上に低損失および非拡散導波路を製造するプロセスであって、導波路の大量生産に適したプロセスが当業界で必要とされている。
【発明の開示】
【０００８】
[0008]本発明の実施形態には、いくつかの実施形態がある。
【０００９】
[0009]本発明の一実施形態において、平面導波路構造の形成方法が、シリコン、ゲルマニウム、および炭素を含む第１のグレーデッド層を基板上に形成することを含み、ゲルマニウムおよび炭素の濃度が、第１のグレーデッド層の高さとともに増加し、第１のグレーデッド層上に均一層を形成することを含み、シリコン、ゲルマニウム、および炭素を含む第２のグレーデッド層を均一層上に形成することを含み、ゲルマニウムおよび炭素の濃度が、第２のグレーデッド層の高さとともに減少する。
【００１０】
[0010]本発明の別の実施形態において、平面導波路構造の形成方法が、エッチングされたパターンを有する基板を与えることを含み、シリコン、ゲルマニウム、および炭素を含む均一層がエッチングされたパターンを充填するように、均一層を基板上に形成することを含み、ゲルマニウムおよび炭素の濃度が、均一層において一定に維持され、均一層を平坦化することを含む。
【００１１】
[0011]本発明の一実施形態において、平面導波路構造の各ＳｉＧｅＣ層が、所望のＧｅおよび／またはＣの濃度プロファイルおよび所望の層の厚みを決定するステップと、複数のガスの流量を決定するステップと、堆積チャンバにおいて所定の圧力および温度を維持しながら、決定された流量に応じて、複数のガスを堆積チャンバ内に導入するステップとを含む化学気相堆積プロセスによって形成される。グレーデッドＳｉＧｅＣ層に対して、複数のガスの少なくとも一部分の流量は、所望のＧｅおよび／またはＣの濃度プロファイルを達成するために、堆積プロセス中に調節される。
【００１２】
[0012]本発明の一実施形態において、複数のガスの流量を決定することが、複数のガスの中の第１のガスの流量に応じて、ゲルマニウム濃度の実験データを獲得することと、複数のガスの中の第２のガスの流量に応じて、炭素濃度の実験データを獲得することと、獲得した実験データと所望の濃度プロファイルに基づいて、第１および第２のガスの流量を計算することとを更に含む。
【００１３】
[0013]本発明の更なる別の実施形態において、平面導波路構造の形成方法が、基板を与えることを含み、基板の第１の部分が、基板の第１の部分とは異なる材料の層によって被覆され、材料の層によって被覆されていない基板の第２の部分上に、均一ＳｉＧｅＣ層を選択的に堆積することを含む。ＳｉＧｅＣ層を選択的に堆積するために、ＣＶＤプロセスが使用され、ＳｉＧｅＣ層を堆積するための複数の堆積ガスを与えるステップと、堆積中にＳｉＧｅＣ層を除去するための少なくとも１つのエッチャントガスを与えるステップとを更に含み、ＳｉＧｅＣ層が、基板の第１の部分上に堆積されるよりも速く除去され、ＳｉＧｅＣ層が、基板の第２の部分上で除去されるより速く堆積される。
【好ましい実施形態の記載】
【００１４】
[0014]本発明の更なる目的および特徴は、図面を参照しながら、以下の詳細な記載および添付の特許請求の範囲から更に容易に明らかになるであろう。
【００１５】
[0030]図１は、本発明による導波路を製造するために使用されてよいリアクタ１００を示す。リアクタ１００は、本発明により修正が施された、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＥＰＩ  Ｃｅｎｔｕｒａシステムなどの市販されている堆積システムであってよい。本発明は、ＥＰＩ  Ｃｅｎｔｕｒａシステムに限定されるものではなく、他の堆積システムにより対応できることを認識されたい。
【００１６】
[0031]リアクタ１００は、上側ドーム１４と、下側ドーム１６と、側壁１８とを有する堆積チャンバ１２を含む。チャンバ１２内には、チャンバ１２を横方向に延在するサセプタ２０があり、サセプタ２０は、チャンバ１２を、サセプタ２０の上方にある上側部分２２と、サセプタ２０の下方にある下側部分２４とに分割する。ウエハ９９は、サセプタ２０の上側表面上に支持されている。サセプタ２０は、シャフト２６と、サセプタ２０と、その上にあるウェハ９９とを回転するために使用されるモータに接続されたシャフト２６上に取り付けられる。
【００１７】
[0032]側壁１８にある入口マニホールド３０により、１つ以上のガスがチャンバ１２内に入る。チャンバ１２からガスを排気するために、入口マニホールドの反対側の側壁１８にある出口ポート３２が使用される。チャンバ１２の周りに取り付けられた複数の高輝度ランプ３４が、上側および下側ドームを介してサセプタ２０に光を向けて、サセプタ２０と、その上にあるウェハ９９とを加熱する。チャンバ１２の温度をモニタするために、下側および上側パイロメータ３６および４０が使用される。チャンバ１２の圧力は、１つ以上の圧力センサ４２によってモニタされ、例えば、真空ソースおよび圧力制御弁を制御することによって調整される。
【００１８】
[0033]プロセッサ１１０が、チャンバ１２内の温度と圧力を制御する。プロセッサ１１０は、リアクタ１００内に組み込まれたコンピュータチップであってよく、または、実行可能なプログラム命令を有する別のディジタルコンピュータであってよい。ライン４４を介してプロセッサ１１０にパイロメータ３６および４０が連結される。プロセッサ１１０は、基板の温度に関する受信した情報を用いて加熱ランプ３４を制御することによって、基板の温度を制御する。また、１つ以上の圧力センサ４２が、ライン４６によりプロセッサ１１０に連結される。プロセッサ１１０は、チャンバの圧力に関する受信した情報を用いて、例えば、真空ソースと、チャンバ１２に連結された圧力制御弁とを制御することによって、圧力を制御する。
【００１９】
[0034]図１は、組成物を堆積チャンバ１２内に導入するために使用されるガス供給システムを更に示す。一実施形態において、システムは、３つの異なるソースガス１３０、１３１、および１３２を供給するための少なくとも３つのソースガス供給源１２０、１２１、および１２２と、希釈／不活性ガスを供給するための希釈／不活性ガス供給源１２４とを含む。プロセッサ１１０は、マニホールド３０を介した各ソースガスおよび希釈／不活性ガスの導入を制御し、可変流量の質量流量コントローラ１６０、１６１、１６２、および１６４を通る各ガスの流れを制御する。ソースガスと希釈ガスは、チャンバ１２で混合することができ、または、図１に示すように、チャンバ１２に入る前に予め混合されることが好ましいことがある。
【００２０】
[0035]図２Ａは、本発明の一実施形態により製造されたものであってよい導波路構造２００を略図的に示す。この実施形態において、導波路構造２００は、基板２１０と、基板２１０上に形成されたブロック層２２０と、ブロック層２２０上に形成された第１のグレーデッド層２３０とを含む。導波路構造２００は、第１のグレーデッド層２３０上に形成された均一層２４０と、均一層２４０上に形成された第２のグレーデッド層２５０と、第２のグレーデッド層２５０に形成された上側クラッド層２６０とを更に含む。グレーデッド層２３０および２５０の屈折率は、各層の高さとともに単調に変化する。特に、屈折率は、層２３０の高さとともに増大し、層２５０の高さとともに低減する。
【００２１】
[0036]第１および第２のグレーデッド層２３０および２５０、および均一層２４０は、第１の光学材料と、第２の光学材料と、第３の格子定数材料とからなる。２つの光学材料は、結果的に得られる層の屈折率が、２つの材料の相対濃度の変化とともに変化するように選択される。本発明の一実施形態において、第１の光学材料は、シリコンソース材料であり、第２の光学材料は、ゲルマニウムなどの屈折率調節材料である。第１または第２のグレーデッド層または均一層における任意の点の屈折率は、Ｇｅの濃度に依存し、Ｇｅの濃度が高くなると増大する。
【００２２】
[0037]第１のグレーデッド層２３０において、第２の光学材料の濃度は、グレーデッド層の高さとともに高くなり、第３の材料の濃度は、第２の材料の濃度に比例して保たれる。高さは、基板２１０に対して垂直方向に沿って、ブロック層２２０と第１のグレーデッド層２３０との境界から第１のグレーデッド層２３０と均一層２４０との境界まで測定される。一実施形態において、基板２１０に対して垂直方向に沿った濃度プロファイルは、直線的に変化する（図３（ａ）を参照）。しかしながら、濃度プロファイルが非直線的に変化する他の実施形態も想定される（例えば、図３（ｄ）〜図３（ｆ）を参照）。
【００２３】
[0038]均一層２４０は、グレーデッド層２３０および２５０を形成するために使用するものと同じ２つの光学材料と、それらと同じ第３の格子定数調節材料からなる。しかしながら、第３の材料の相対濃度は、均一層２４０を介して一定に維持される。一実施形態において、３つの材料の相対濃度は、第１および第２のグレーデッド層２３０および２５０の境界ＢおよびＣでのそれぞれと同じである。他の実施形態において、濃度は、均一層の屈折率が、境界Ｂでの第１のグレーデッド層２３０の屈折率と、境界Ｃでの第２のグレーデッド層２５０の屈折率の両方より高くなるように選択される。
【００２４】
[0039]第２のグレーデッド層２５０は、第１のグレーデッド層２３０および均一層２４０を形成するために使用されるものと同じ２つの光学材料と、それらと同じ第３の格子定数調節材料とからなるが、第２および第３の材料の濃度は、第２のグレーデッド層２５０の高さとともに低くなる。高さは、基板に対して垂直方向に沿って、均一層２４０と第２のグレーデッド層２５０との境界から、第２のグレーデッド層２５０と上側クラッド層２６０との境界まで測定される。一実施形態において、基板に対して垂直方向に沿った濃度プロファイルは、直線的に変化する（図３（ａ）を参照）。しかしながら、図３に関連して後述するように、濃度プロファイルが非直線的に変化する他の実施形態も想定される（例えば、図３（ｄ）〜図３（ｆ）を参照）。
【００２５】
[0040]基板２１０は、例えば、シリコン基板などの化学気相堆積に適した任意の基板である。市販されているほとんどの基板には、ある量の汚染物質が含まれている。導波路構造の形成中、これらの汚染物質は、導波路構造内に拡散し、結果的に得られる導波路構造の光損失の一因となることがある。
【００２６】
[0041]導波路構造の形成中、基板２１０からの汚染物質が、層２３０、２４０、２５０、２６０内に拡散しないように、ブロック層２２０が使用される。ブロック層２２０の厚みは、基板にある汚染物質の量に応じる。基板２１０が高レベルの汚染物質を含めば、厚いブロック層２２０が必要になることがある。汚染物質のレベルが低ければ、薄い層２２０で十分であろう。ブロック層２２０は、汚染物質の拡散を防止し、境界Ａで第１のグレーデッド層２３０より屈折率が低い任意の適切な材料であり得る。ブロック層２２０は、例えば、エピタキシャルシリコンであってよい。基板２１０が純粋なものである場合、または、含有する汚染物質の量が無視できるほどのものである場合、ブロック層２２０が不要なことがある。
【００２７】
[0042]上側クラッド層は、第１のグレーデッド層２３０、第２のグレーデッド層２４０、および均一層２５０に電波する光ビームを層２３０、２４０、および２５０に閉じ込めるために使用される。上側クラッド層の材料は、屈折率が層２３０、２４０、および２５０より低い任意の適切な材料である。上側クラッド層の屈折率は、基板の屈折率と同じであることが好ましい。上側クラッド層は、基板２１０と同じ材料からなることが好ましい。クラッド層の厚みは、層２３０、２４０、および２５０を進む光ビームが、事実上、無限厚みのクラッド層と見なすように選択される。クラッド層の厚みは、約１〜２０μｍの範囲であることが好ましい。
【００２８】
[0043]本発明の一実施形態において、第３の材料は、炭素である。第３の材料は、第１または第２のグレーデッド層または均一層と、ブロック層または上側クラッド層またはシリコン基板との間の格子定数の差が原因のミスフィットおよび貫通転位により生じる損失を低減するために導入される。異なる層間の格子定数を密接に適合させると、これらの層の境界での転位および格子引張を低減させやすくなる。図２Ｂは、ＳｉＧｅＣ層のＸ線光電子拡散グラフであり、ＳｉＧｅＣ層の格子定数に及ぼす追加された炭素の影響を示す。図２Ｂは、ＳｉＧｅＣ層の炭素のパーセンテージが、０％から０．３２％へ増大するにつれ、ＳｉＧｅＣ層の格子定数が、Ｓｉのものに近づいていることを示す。
【００２９】
[0044]一実施形態において、導波路構造２００は、上側クラッド層２６０を含まない。この場合、空気が、光ビームを層２３０、２４０、および２５０に閉じ込める。別の実施形態において、導波路構造２００は、ブロック層を含まない。更なる別の実施形態において、導波路構造２００は、均一層２４０を含まない。この構造において、第２のグレーデッド層は、第１のグレーッド層のすぐ上に形成される。
【００３０】
[0045]他の実施形態において、導波路構造２００は、第１および第２のグレーデッド層を含まない。更に正確に言えば、構造２００は、基板２１０と、基板２１０のすぐ上に形成された均一層２４０とを含む。このような構造２００は、ブロック層２２０と、上側クラッド層２６０とを更に含んでよい。層２２０および２６０は、主に、エピタキシャルシリコンからなることが好ましい。
【００３１】
[0046]一実施形態において、第１および第２のグレーデッド層の濃度プロファイルは、対称的であり、すなわち、第２のグレーデッド層２５０のゲルマニウムと炭素の濃度の減少率は、第１のグレーデッド層２３０のゲルマニウムと炭素の濃度の増加率と同じである。第１および第２のグレーデッド層の濃度プロファイルが対称的でない他の実施形態も想定される。基板は、シリコン基板であることが好ましい。場合により、ブロック層が、基板上に形成され、エピタキシャルシリコンを含む。ブロック層の厚みは、典型的に、約０〜１０μｍの範囲のものである。第１のグレーデッド層２３０が、ブロック層上に形成され、Ｓｉ、Ｇｅ、および炭素を含む。この実施形態において、第１のグレーデッド層におけるＧｅと炭素の濃度は、図３（ａ）および図３（ｃ）に示すように、高さとともに直線的に増加する。図３（ｄ）〜図３（ｆ）に示すような他のＧｅと炭素の濃度プロファイルも想定される。
【００３２】
[0047]この実施形態において、境界Ａでのゲルマニウム濃度は、約０％であり、境界Ｂでのゲルマニウム濃度は、約２〜５％であり、層の高さとともに増加し、例えば、基板に対して垂直方向に沿って直線的に増加する。典型的に、第１のグレーデッド層２３０のＧｅ濃度は、約０％から約５％の範囲のものであり、グレーデッド層２３０の高さの約０．１％／μｍ〜約１０％／μｍの比率で増加する。一実施形態において、グレーデッド層２３０のＧｅ濃度は、約５〜１０％／μｍの比率で、境界Aでの約０％から境界Bでの約２％に増加することによって、約０．２〜０．４μｍの厚みのグレーデッド層２３０が得られる。
【００３３】
[0048]この実施形態において、均一層２４０のＧｅ濃度は、約２〜５％の範囲のものであり、均一層の厚みは、約２〜５μｍの範囲のものである。均一層２４０のＧｅ濃度は、第１および第２のグレーデッド層２３０および２５０の境界BおよびCのそれぞれのＧｅ濃度と同一であることが好ましい。他の実施形態において、均一層２４０のＧｅ濃度は、第１および第２のグレーデッド層２３０および２５０の境界BおよびCのそれぞれのＧｅ濃度より高いことが好ましい。したがって、この実施形態において、均一層２４０の屈折率は、境界BおよびCの層２３０および２５０のそれぞれの屈折率より高い。
【００３４】
[0049]第２のグレーデッド層２５０において、Ｇｅ濃度は、高さとともに減少し、約５％〜約０％の範囲のものであり、第２のグレーデッド層２５０の高さの約０．１％／μｍ〜約１０％／μｍの間の比率で減少する。一実施形態において、Ｇｅ濃度は、約５〜１０％／μｍの比率で、境界Cでの約２％から境界Dでの約０％へ減少することによって、約０．２〜０．４μｍの厚みの第２のグレーデッド層２５０が得られる。第１のグレーデッド層２３０の濃度プロファイルおよび厚みは、第２のグレーデッド層２５０の濃度プロファイルおよび厚みと対称的であることが好ましい。第２のグレーデッド層２５０上に、主にエピタキシャルシリコンからなる上側クラッド層２６０が形成されることが好ましい。
【００３５】
[0050]第１および第２のグレーデッド層、および均一層において、炭素濃度は、各層の任意の点のＧｅ濃度の約１０％であることが好ましい。
【００３６】
[0051]図３は、本発明の一実施形態による導波路構造を製造するために使用されてよい濃度プロファイルを示す。図３（a）、図３（ｄ）、および図３（ｆ）は、均一層２４０を用いた本発明の３つの実施形態による例示的な導波路構造２００の第２の光学材料、例えば、Ｇｅの濃度プロファイルを示す。これらの実施形態において、第２の光学材料の濃度は、第１のグレーデッド層２３０において高さとともに単調に増加し、濃度は、均一層２４０において一定に保たれ、濃度は、第２のグレーデッド層２５０において高さとともに単調に減少する。濃度の増減は、ともに、図３（ａ）に示すように、高さの線形関数であるか、または、非線形関数であってよい。例えば、図３（ｄ）に示すように、第１のグレーデッド層２３０の濃度における濃度は、第１のグレーデッド層の底部から頂部へと次第に急速に高さとともに増加し、第２のグレーデッド層２５０における濃度は、第２のグレーデッド層の底部から頂部へと次第に急速に高さとともに減少する。図３（ｆ）に、非線形変化の別の例が示されており、同図において、第１のグレーデッド層における濃度は、第１のグレーデッド層の底部付近の高さとともに急速に増加し、第１のグレーデッド層と均一層との間の境界付近で飽和状態になるのに対して、第２のグレーデッド層における濃度は、均一層と第２のグレーデッド層との間の境界から第２のグレーデッド層の頂ブへ次第に急速に減少する。場合により、第１のグレーデッド層２３０が形成される前に、ブロック層２２０が形成される。これらの実施形態は、第２のグレーデッド層２５０上に上側クラッド層２６０を含んでもよい。
【００３７】
[0052]図３（ｂ）は、構造が基板２１０上に均一濃度層しか含まない濃度プロファイルを示す。この実施形態は、第１または第２のグレーデッド層を含まない。この実施形態において、均一層２４０は、基板２１０のすぐ上に形成される。構造は、場合により、基板２１０と均一層２４０および／または均一層２４０上の上側クラッド層との間にブロック層を含んでよい。図３（ｃ）および図３（ｅ）は、均一層を含まない構造の濃度プロファイルを示す。この場合も、濃度の増減は、図３（ｃ）に示すように、高さの線形関数であるか、または、最大値まで単調に増加した後、単調に減少する図３（ｅ）に示すような非線形関数であってよい。これらの実施形態において、第２のグレーデッド層２５０は、第１のグレーデッド層２３０のすぐ上に形成される。場合により、第１のグレーデッド層２３０が形成される前に、ブロック層２２０が形成される。構造２００は、第２のグレーデッド層２５０の上に上側クラッド層２６０を含んでもよい。
【００３８】
[0053]ＳｉＧｅＣ導波路構造の炭素濃度プロファイルは、Ｇｅ濃度プロファイルのものに類似していることが好ましく、炭素の濃度は、構造全体のゲルマニウムの濃度に比例するためであり、図３（ａ）〜（ｆ）に示す濃度プロファイルの任意のいずれかであり得る。
【００３９】
成膜速度のプロセス制御とＧｅ／Ｃ濃度プロファイル
[0054]導波路構造２００は、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、好ましくは、低圧化学気相堆積（ＬＰＣＶＤ）プロセスを用いて製造される。このようなＬＰＣＶＤプロセスに対して、リアクタ１００を使用することができる。プロセッサ１１０は、第１、第２、および第３のソースガス１３０、１３１、および１３２と、希釈ガス１３４の導入を制御し、これらのガスは、ブロック層２２０、グレーデッドインデックス膜２３０および２５０、均一インデックス膜２４０および上側クラッド層２６０などの膜を基板２１０上に形成するために使用される。ＳｉＧｅＣ導波路を製造するために、第１のソースガス１３０は、シリコンガスであり、シリコン膜を形成するために使用される任意の適切なソースガス、例えば、シラン、ジシラン、トリシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン、またはそれらの混合物または水素との混合物を意味する。第２のソースガス１３２は、ゲルマニウムガスであり、第１のソースガス１３０と適合性があるゲルマニウム膜を形成するために使用される任意のソースガス、例えば、ゲルマン（ＧｅＨ４）、ジゲルマン、それらの混合物または水素との混合物を意味する。第３のソースガス１３２は、炭素ガスであり、第１および第２のソースガスと適合性がある炭素膜を形成するために使用される任意のソースガス、例えば、メチルシラン（ＳｉＣＨ６）または水素との混合物を意味する。好ましくは、第１のソースガス１３０は、シラン（ＳｉＨ４）であり、第２のソースガス１３１は、Ｈ２と混合させたゲルマン（ＧｅＨ４）、例えば、Ｈ２中１％ゲルマンであり、第３のソースガス１３２は、Ｈ２と混合させたメチルシランＳｉＣＨ６、例えば、Ｈ２中１０％メチルシランである。希釈ガス１３４は、Ｈ２である。
【００４０】
[0055]チャンバの圧力と温度が一定に保たれているとき、堆積チャンバ内への各ソースガスの流量は、基板上に堆積される膜層の成長速度と、更に、膜層におけるＧｅおよびＣの濃度プロファイルとを決定する要因の１つである。例えば、シランの流量は、基板２１０上のシリコン層の成長速度を決定する。これらの流量は、質量流量コントローラ１６０、１６１、１６２、および１６４により調整され、これらのコントローラは、プロセッサ１１０によって制御されて、各層の所望の厚みを形成する。種の適切な流量および堆積時間を決定する１つの方法については、以下に更に詳細に記載する。
【００４１】
[0056]図６は、所定の濃度プロファイルをもつＳｉＧｅＣ層の形成を制御するために、プロセッサ１１０によって使用されるプログラムのフローチャートを示す。プログラムは、プロセッサ１１０によってアクセス可能なコンピュータ読取り可能媒体に格納されることが好ましい。図６に示すように、所望の濃度プロファイルをもつ層を形成するために、プロセッサ１１０は、ゲルマンとメチルシランの混合物の流量にそれぞれ応じて、膜におけるＧｅとＣの濃度の実験データを入力値としてとる。（ステップ７１０）。Ｇｅ濃度の実験データは、質量流量コントローラ１６１を介してゲルマン混合物の複数の流量を用いて、他のガスの流量を一定に保ちながら、複数のテストウェハ上に形成された膜のＧｅ濃度を測定することによって獲得されたものである。Ｃ濃度の実験データは、質量流量コントローラ１６２を介してメチルシラン混合物の複数の流量を用いて、他のガスの流量を一定に保ちながら、複数のテストウェハ上に形成された膜のＣ濃度を測定することによって獲得されたものである。実験データを獲得するために使用される第１のソースガスと希釈ガスの流量は、対応する実際の堆積プロセスで使用されるものと同じであることが好ましい。複数の流量に対してこれらのデータが収集されると、実験の測定値と最良に適合する多項式の係数を計算するためのガウス・ジョルダンアルゴリズムを用いた最小二乗適合法などの曲線適合アルゴリズムによって、ゲルマンまたはメチルシラン混合物の流量のそれぞれに応じて、ＧｅまたはＣの濃度の曲線が確立される。図７Ａは、ゲルマン混合物の流量対希釈ガスの流量の６つの離散的比率に対応する実験的に求められたゲルマニウム濃度の曲線適合を示す。図７Ｂは、メチルシラン混合物の流量対シランの流量の６つの離散的比率に対応する実験的に求められた置換炭素濃度の曲線適合を示す。
【００４２】
[0057]本発明の一実施形態において、ＳｉＧｅＣ膜の堆積中、シラン流量と希釈ガス流量は一定に保たれ、メチルシラン流量は、ゲルマン混合物流量に応じて変化する。したがって、ＳｉＧｅＣ成膜速度は、主に、ゲルマン混合物の流量によって決まる。また、プロセッサ１１０は、ゲルマン混合物流量に応じて、ＳｉＧｅＣ成膜速度の実験データも入力値としてとる。（ステップ７１２）。一実施形態において、実験的に測定された成長速度は、Ｇｅ濃度を測定するために使用された同一のテストウェハから測定される。ガウス・ジョルダンアルゴリズムなどの曲線適合アルゴリズムによって、成長速度曲線が確立される。図８は、このような成長速度曲線を示し、ゲルマン混合物流量対希釈ガス流量の比率の関数であるようにＳｉＧｅＣ成膜速度が示されている。この曲線は、ゲルマン混合物流量対希釈ガス流量の６つの離散的比率に対応する実験的に測定されたＳｉＧｅＣ成膜速度を用いた曲線適合によって確立される。ステップ７１０および７１２は、互いに任意の順序で実行されても、同時に実行されてもよい。
【００４３】
[0058]第１のグレーデッドＳｉＧｅＣ層を形成するために、厚みの関数として所望の濃度プロファイルもプロセッサ１１０に入力される。（ステップ７１４および７１６）。プロセッサ１１０は、所望の濃度プロファイルと所望の厚みを用いて、膜成長の異なる点での所望のＧｅおよびＣの濃度を計算する。膜成長中のそれぞれの所定の時間間隔の開始時に、所望の濃度に対して、図７Ａから対応するゲルマン流量を計算し、図７Ｂから対応するメチルシラン流量を計算する。（ステップ７１８）。その後、その流量を用いて、図８からＳｉＧｅＣ成長速度を計算する。（ステップ７２０）。所定の時間間隔（Δｔ）の経過とともに、この成長速度を用いて、その時間間隔でのＳｉＧｅＣ膜の厚みを決定する。（ステップ７２２）。その後、プロセッサ１１０は、シラン１３０、ゲルマン１３１、メチルシラン１３２、および水素１３４のチャンバ１２内への流れを調節する。シラン１３０および水素１３４の流量は、所定の値に維持されることが好ましく、その値は、ゲルマンおよびメチルシランの流量およびＳｉＧｅＣ成長速度を計算するために使用されるものと同一のものが好ましい。ゲルマンおよびメチルシランの流量は、濃度データ点から計算された値に応じて調節される。
【００４４】
[0059]所定の時間間隔（Δｔ）の間に堆積されたＳｉＧｅＣ膜の厚みを、所望の全厚みから差し引いて、残りの成長する厚みを確立する。（ステップ７２６）。厚みの関数としての新しい厚みと所望の入力濃度プロファイルを用いて、新しいＧｅとＣの濃度値を計算する。（ステップ７２８）。これらの新しい濃度値に対して、別の時間間隔、上記プロセスを繰り返す。所望の全厚みに達するまで、この反復プロセスを続ける。
【００４５】
[0060]ブロック層および上側クラッド層を堆積するとき、複数のソースガス流量および堆積時間に対するテスト基板上のシリコンなどの種の厚みを測定することによって、プロセッサ１１０の較正が実行される。例えば、シリコンの成長速度を決定するために、プロセッサ１１０は、複数のシラン流量に対するシリコン層の厚みを測定する。
【００４６】
[0061]その後、プロセッサ１１０は、ガウス・ジョルダンアルゴリズムを用いた最小二乗曲線適合法など（図７Ａで用いたものなど）の当業者に公知の曲線適合を用いて流量の関数として厚みを決定する。その後、プロセッサ１１０はこの曲線を用いて、所望の厚みのシリコン層を形成するのに適切な流量および堆積時間を計算する。オペレータが特定の流量および厚みを特定する場合、プロセッサ１１０は、曲線を用いて、特定された厚みのシリコン層を形成するのに必要な時間間隔を決定する。
【００４７】
[0062]図４および図５は、本発明の一実施形態による導波路構造２００を製造するために使用される処理ステップを示す。
【００４８】
[0063]まず、当業者に公知の標準的なフォトリソグラフィー技術を用いて、基板２１０上に所定のパターン６１１が形成される（ステップ５１０）。基板２１０は、光電子デバイスの製造に適した任意の基板であり、Ｓｉであることが好ましい。次に、パターンは、当業者に公知のエッチング技術を用いて、基板でエッチングされる。（ステップ５１５、図５（ａ））その後、エッチングした基板２１０を堆積チャンバ１２に配置する前に、基板の表面が空気に露出されたときに形成される生来の汚染物質を除去するために、基板表面が洗浄される。（ステップ５２０）。１つのこのような洗浄技術において、基板の前処理は、基板を水系フッ化水素酸溶液に浸漬することによって行われる。その後、ウェハは、堆積チャンバに配置され、約１分間、約９００Ｃで焼結される。
【００４９】
[0064]より低い温度が望ましい場合、洗浄ステップを実行するために、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社から入手可能なＥｐｉ  Ｃｅｎｔｕｒａシステムで使用されているもののような専用の前洗浄チャンバが使用されてよい。この場合、ウェハは、まず、水系のフッ化水素酸溶液に浸漬される。次に、ウェハは、前洗浄チャンバに配置され、所定の時間間隔の間、第１の温度で焼結された後、第２の所定の時間間隔の間、第２の温度で焼結される。１つの例において、第１の焼結は、約７５０〜７７０℃で実行され、第２の焼結は、約７７０〜７９５℃の範囲の温度で実行される。
【００５０】
[0065]その後、洗浄された基板２１０は、ドーム１４および１６の間にあるリアクタ１００のサセプタ２０上に装填される（ステップ５３０）。次に、高輝度ランプ３４を用いて、リアクタ１００のチャンバ１２が所望の温度まで加熱される。（ステップ５４０）。チャンバ１２は、約５５０〜１２００℃の間の温度まで加熱されることが好ましい。チャンバ１２は、約６００〜７００℃まで加熱されることが更に好ましい。このような温度でＳｉＧｅＣ層を加熱すると、堆積チャンバにおいて堆積されるＳｉＧｅＣ膜の格子に炭素原子を組み込みやすくなる。置換炭素原子の濃度のみが、ＳｉＧｅＣ層の格子定数に影響を及ぼすと考えられている。次に、第１、第２、および第３のソースガス１３０、１３１、および１３２、および希釈ガス１３４がチャンバ１２内に導入される。（ステップ５５０）。その後、チャンバ１２の圧力は、所望の圧力に達するまで調節される。（ステップ５６０）。低圧ＣＶＤの場合、チャンバ１２の圧力は、７６０Ｔｏｒｒ未満に維持される。ステップ５４０、５５０、および５６０を、特定のシーケンスで実行するように記載してきたが、当業者であれば、これらのステップが任意の順序で実行されてよいことを認識するであろう。
【００５１】
[0066]所望の圧力および温度に達した後、基板２１０上に、ＣＶＤまたはＬＰＣＶＤによって、一連の層が形成される。ＳｉＧｅＣ導波路の場合、プロセッサ１１０が、質量流量コントローラ１６０、１６１、１６２、および１６４のそれぞれを介したシラン、ゲルマン／Ｈ２、メチルシラン／Ｈ２、および水素の導入を制御する。本発明の一実施形態において、まず、シリコンブロック層６１６が堆積される（ステップ５７０）。シリコンブロック層６１６を堆積するために、プロセッサ１１０は、質量流量コントローラ１６０を、約１０〜５００標準立法センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の範囲に設定し、質量流量コントローラ１６４を、約５〜７０標準リットル毎分（ｓｌｍ）に設定する。プロセッサ１１０は、質量流量コントローラ１６０を約５０ｓｃｃｍに設定し、質量流量コントローラ１６４を約３０〜４０ｓｌｍに設定することが好ましい。
【００５２】
[0067]次に、ブロック層６１６上に、ＣＶＤまたはＬＰＣＶＤによって、第１のグレーデッドＳｉＧｅＣ層６１８が形成される。（ステップ５７２、図５（ｃ））。第１のグレーデッドＳｉＧｅ層６１８を形成するために、シラン、Ｈ２中１％ゲルマン、およびＨ２中１０％メチルシランが使用されることが好ましい。膜の高さにわたるゲルマニウムや炭素などの種の濃度変化は、図６に関して上述したように、第１のグレーデッド層におけるＧｅおよびＣの所望の濃度プロファイルを形成するための技術を用いて、チャンバ１２内へのソースガス１３１または１３２の流量のそれぞれを変化させることによって、質量流量コントローラ１６１または１６２で達成されてよい。
【００５３】
[0068]一実施形態において、シランおよび水素の流量は、一定の流量に維持されるのに対して、ゲルマン混合物およびメチルシラン混合物の流量は、所望の濃度勾配および第１のグレーデッド層６１８におけるＧｅおよびＣの所望の最終濃度に基づいて、０ｓｃｃｍから所定の流量まで同時に増大される。第１のグレーデッド層６１８のＧｅおよびＣの濃度は、所望の最終ＧｅおよびＣ濃度に達するまで、５〜１０％／μｍの割合で高さとともに増加することが好ましい。好ましい実施形態において、所望の最終ゲルマニウム濃度は２％であり、所望の最終置換炭素濃度は０．２％である。堆積チャンバ内へのシランの流量は、約４０〜６０ｓｃｃｍに維持され、Ｈ２は、約２５〜４５ｓｌｍに維持されることが好ましい。
【００５４】
[0069]その後、均一ＳｉＧｅＣ層６２０は、第１のグレーデッドＳｉＧｅＣ層６１８上に、ＣＶＤによって形成される（ステップ５７４、図５（ｄ））。プロセッサ１１０は、質量流量コントローラ１６０、１６１、１６２、および１６４をそれぞれ用いて、シラン、ゲルマン、メチルシラン、および水素の流れを制御する。一実施形態において、プロセッサ１１０は、ステップ７２０において計算される成長速度曲線を用いて（図７Ａ、７Ｂに関して上述したように）、所望の膜厚みおよびＧｅおよびＣｅの濃度に対して、シラン１３０、ゲルマン／Ｈ２１３１、およびメチルシラン／Ｈ２１３２の流量を決定する。水素の流量は、堆積中、一定を維持し、約５〜７０ｓｌｍの範囲のものである。プロセッサ１１０は、このステップの持続時間を決定するために、所与のＧｅおよびＣ濃度を有するＳｉＧｅＣが得られる成長速度を用いる。
【００５５】
[0070]均一層６２０のＧｅおよびＣ濃度は、一定を維持し、典型的に、約５％Ｇｅおよび０．５％Ｃである。均一層６２０のＧｅおよびＣの濃度は、境界ＢおよびＣのそれぞれで、第１および第２のグレーデッド層６１８および６２２のＧｅおよびＣの濃度とそれぞれ一致する。（図２Ａを参照）他の実施形態において、均一層６２０のＧｅおよびＣの濃度は、境界ＢおよびＣのそれぞれで、グレーデッド層６１８および６２２のＧｅおよびＣの濃度のそれぞれより高いことがある。この場合、均一層６２０の屈折率は、第１および第２のグレーデッド層６１８および６２２の両方より高い。一実施形態において、均一層の厚みは、約２〜５μｍの範囲であり、約２２０Å／分の速度で成長する。
【００５６】
[0071]次に、堆積された均一層６２０の表面は、表面６１０、６１２の平面上方にある、均一層６２０、グレーデッド層６１８、およびブロック層６１６の部分を除去するように平坦化される。（ステップ５７６、図５（ｅ））。このような平坦化は、例えば、化学機械研磨によって達成されてよい。平坦化ステップの実行前に、基板２１０は冷却され、堆積チャンバ１２から取り除かれる。平坦化後、基板２１０の表面は、ステップ５２０において記載したプロセスを用いて洗浄される。次に、ステップ５３０、５４０、５５０、および５６０が実行される。別の実施形態において、均一層６２０は、領域６３０のみを充填し、図５（ｅ）に示す表面６３２に類似した平坦な上面を有する。この場合、平坦化は不要である。
【００５７】
[0072]次に、均一層６２０上に、ＣＶＤによって、第２のグレーデッドＳｉＧｅＣ層６２２が形成される（ステップ５７８、図５（ｆ））。第２のグレーデッド層６２２は、第１のグレーデッド層６１８を形成するためのステップ５７２に記載したものに類似した技術を用いて形成される。相対濃度のガス流量は、第２のグレーデッド層６２２のＧｅおよびＣの濃度が、第２のグレーデッド層６２２の高さとともに減少するように調節される。一実施形態において、第２のグレーデッド層６２２のＧｅおよびＣ濃度プロファイルは線形である。しかしながら、図３（ｄ）〜（ｆ）に示すプロファイルのように、他の濃度プロファイルも想定される。
【００５８】
[0073]ステップ５７８中、ゲルマン混合物およびメチルシラン混合物の流量は、所望の濃度勾配に応じて、所定の流量から０ｓｃｃｍに低減される。層６２２のＧｅおよびＣの濃度は、０％の最終的なＧｅおよびＣの濃度が達成されるまで約１０％毎ミクロンの割合で減少し、結果的に、約０．２〜０．４μｍである第２のグレーデッド層６２２が得られることが好ましい。堆積チャンバ内へのＳｉＨ４流量は、約５０ｓｃｃｍで維持され、Ｈ２流量は、約３０〜４０ｓｌｍに維持される。
【００５９】
[0074]その後、第２のグレーデッド層６２２は、表面６１０および６１２上に堆積されるＳｉＧｅを除去するためにエッチングされる。（ステップ５８０、図５（ｇ））。この場合も、基板は冷却され、堆積チャンバ１２から取り除かれる。エッチング後、ウェハの表面は、ステップ５２０において記載したプロセスを用いて洗浄される。その後、ステップ５３０、５４０、５５０、および５６０が実行され、層６１８を形成するのに用いたものと同じプロセス条件を用いて、第２のグレーデッド層６２２上に、上側クラッド層６２４が堆積される。（ステップ５８２、図５（ｈ））。その後、クラッド層は、必要に応じて平坦化される。（ステップ５８４、図５（ｉ））。
【００６０】
[0075]グレーデッド層のみを含み、均一層を含まない実施形態の場合、ステップ５７４および５７６が実行されない。均一層のみを含み、第１または第２のグレーデッド層を含まない実施形態の場合、ステップ５７２、５７８、および５８０が実行されない。上側クラッド層６２４を含まない実施形態の場合、ステップ５８２および５８４が実行されない。更に、ブロック層６１６がない実施形態の場合、ステップ５７０が実行されない。
【００６１】
[0076]図９は、本発明の別の実施形態による導波路構造を製造するための選択的ＣＶＤ堆積技術を示す。一般的に、選択的ＣＶＤ堆積技術において、堆積は、基板のある一定領域のみに生じる。これは、堆積が不要な領域上に酸化物層１０４０を堆積することによって達成される。
【００６２】
[0077]塩化水素などのエッチャントガスが、別のソースガスとして、または、堆積プロセス中の別のソースガスとの混合物のいずれかで、堆積チャンバ内に導入される。エッチャントガスは、基板上に形成されると、堆積された層を除去する。酸化物層によって被覆された領域のエッチ速度および堆積速度は、酸化物層によって被覆されていない領域のエッチ速度および堆積速度と同じではない。したがって、堆積速度が酸化物表面上のエッチ速度より遅く、堆積速度が非酸化物表面上のエッチ速度より速いような成長条件を選択することにより、酸化物層によって被覆されていない領域上にのみ膜堆積が得られる。
【００６３】
[0078]例えば、領域１０３０（図９）にのみＳｉＧｅＣ層を堆積するために、表面１０１０および１０２０が、二酸化シリコン（酸化物）または窒化シリコン（窒化物）層１０４０で被覆される。成長条件は、酸化物または窒化物で被覆された表面１０１０および１０２０上でのＳｉＧｅＣの堆積速度が、塩化水素などの塩素系化学物質によって、表面１０１０および１０２０から堆積されたＳｉＧｅＣがエッチングされる速度より遅くなるように選択される。更に、成長条件は、領域１０３０のＳｉＧｅＣの堆積速度が、領域１０３０においてＳｉＧｅＣがエッチングされる速度より速くなるように選択される。これにより、領域１０３０上にＳｉＧｅＣ堆積が得られ、表面１０１０および１０２０上には、ＳｉＧｅＣ堆積がない。
【００６４】
[0079]本発明による導波路構造を形成するために、シリコン基板上に、酸化物または窒化物層が形成され、当業者に公知の技術を用いて、酸化物または窒化物層を介して、基板２１０内にパターンがエッチングされる。酸化物または窒化物層１０４０が、ＳｉまたはＳｉＧｅＣ堆積のいずれかが不要である表面上、例えば、パターン化されエッチングされた表面１０１０または１０２０上に残ったままである。（図９（ｂ））。酸化物または窒化物層１０４０により、表面１０１０および１０２０上に堆積することなく、領域１０３０での堆積が可能である。
【００６５】
[0080]次に、基板２１０は、ステップ５２０において記載したように洗浄される。（図５）。その後、ステップ５３０〜５５０は、前述したように実行される。その後、第１のグレーデッド層９３０、均一層９４０、および第２のグレーデッド層９５０は、ステップ５７２、５７４、および５７８のそれぞれにおいて前述した技術を用いて、領域１０３０に堆積される。（図５および図９（ｃ）〜９（ｅ））。
【００６６】
[0081]導波路構造を形成するためのソースガスは、ゲルマン、メチルシラン、ジクロロシラン、塩化水素、および水素であることが好ましい。これらのガスの相対濃度、温度、および圧力は、領域１０１０および１０２０でのＳｉおよびＳｉＧｅＣの堆積速度が、同領域でのＳｉおよびＳｉＧｅＣのエッチ速度より遅く、領域１０３０でのＳｉまたはＳｉＧｅＣの堆積速度が、領域１０３０でのＳｉまたはＳｉＧｅＣのエッチ速度より速くなるように選択される。導波路構造の堆積後、当業者に公知の技術を用いて、酸化物または窒化物層１０４０が除去される（図９（ｆ））。
【００６７】
[0082]図９に示す実施形態は、ブロック層または上側クラッド層を示していないが、当業者であれば、上述したプロセスを用いて、第１のグレーデッド層１０６０、均一層１０６２、および第２のグレーデッド層１０６４に加えて、ブロック層およびクラッド層を含む実施形態が形成されてよいことを認識するであろう。グレーデッド層１０６０および１０６４のみを含み、均一層１０６２を含まない実施形態の場合、ステップ５７４および５７６が実行されない。均一層１０６２のみを含み、第１または第２のグレーデッド層１０６０および１０６４を含まない実施形態の場合、ステップ５７２、５７８、および５８０が実行されない。上側クラッド層を含まない実施形態の場合、ステップ５８２および５８４が実行されない。更に、ブロック層がない実施形態の場合、ステップ５７０が実行されない。
【００６８】
[0083]図１０および図１１は、本発明による導波路構造を製造するための別の技術を示す。図１０は、導波路構造を形成するために実行されてよい処理ステップを示す。図１１は、図１０の処理ステップのいくつかでの導波路構造の略図的断面を示す。ステップ１１１０〜１１４０は、図４のステップ５１０〜５６０において記載されたものに類似した技術を用いて実行される。次に、ＣＶＤを用いて、基板２１０上に、ブロック層１２１０が堆積される。（ステップ１１５０、図１１（ａ））。その後、ブロック層１２１０上に、第１のグレーデッド層１２２０が形成される。（ステップ１１６０、図１１（ｂ））。次に、均一層１２３０は、第１のグレーデッド層１２２０上に形成される。（ステップ１１７０、図１１（ｃ））。ブロック層１２１０、第１のグレーデッド層１２２０、および均一層１２３０を形成するための方法は、図５および図６に関して前述したものに類似している。
【００６９】
[0084]均一層１２３０が形成された後、基板２１０は冷却され、チャンバ１２から取り除かれる。当業者に公知の技術を用いて、均一層１２３０上に、パターンが形成される。（ステップ１１７２）。その後、均一層１２３０および第１のグレーデッド層１２２０は、当業者に公知の技術を用いてエッチングされる。（ステップ１１７４、図１１（ｄ））。その後、エッチングされパターン化された基板は、ステップ５２０（図４）において前述したものに類似した技術を用いて洗浄され、チャンバ１２に配置される。再度、ステップ１１１５〜１１４０が実行される。次に、図１１（ｅ）に示すように、ブロック層１２１０上に、酸化物または窒化物層１２４０が堆積される。（ステップ１１７６）。酸化物または窒化物層１２４０は、ウェハ上に酸化物または窒化物層を堆積し、層１２３０および１２２０を取り囲む酸化物または窒化物層の部分を除去することによって形成することができる。
【００７０】
[0085]その後、図１１（ｆ）に示すように、均一層１２３０およびグレーデッド層１２２０の周りに、第２のグレーデッド層が形成される。（ステップ１１７８）。ガス（シラン、ゲルマン、水素、および塩化水素）の流量、温度、および圧力は、第２のグレーデッド層１２５０が、表面１２５２、１２５４、および１２５６の周りにのみ形成されるように選択される（図１１（ｅ））。表面１２５２、１２５４、および１２５６上での堆積速度は、これらの表面上のエッチ速度より速い。更に、ガス（シラン、ゲルマン、メチルシラン、水素、および塩化水素）の流量、温度、および圧力は、表面１２４２上での堆積速度が表面１２４２上でのエッチ速度より遅くなるようにこれらのパラメータを選択することによって、第２のグレーデッド層が、酸化物または窒化物表面１２４２上に形成されないように選択される。
【００７１】
[0086]その後、当業者に公知の技術を用いて、酸化物または窒化物層１２４０が除去される。（ステップ１１８０、図１１（ｇ））。その後、図１１（ｈ）に示すように、第２のグレーデッド層１２５０およびブロック層１２１０上に、クラッド層１２６０が形成される。（ステップ１１８２）。その後、図１１（ｉ）に示す構造を形成するために、ラッドの表面が平坦化される。他の実施形態において、平坦な表面１２６２（図１１（ｈ）を参照）を形成するようにクラッド層を成長させる場合や、平坦な表面１２６２が不要な場合、平坦化ステップは必要ない場合がある。
【００７２】
[0087]グレーデッド層のみを含み、均一層を含まない実施形態の場合、ステップ１１７０が実行されない。この実施形態において、ステップ１１７２および１１７４は、ステップ１１６０の直後に実行される。均一層１２３０のみを含み、第１または第２のグレーデッド層１２２０および１２５０を含まない実施形態の場合、ステップ１１６０、１１７６、１１７８、および１１８０が実行されない。上側クラッド層１２６０を含まない実施形態の場合、ステップ１１８２および１１８４が実行されない。更に、ブロック層１２１０がない実施形態の場合、ステップ１１５０が実行されない。
【００７３】
[0088]図１２および図１３は、本発明による導波路構造を製造するための更なる別の技術を示す。図１２は、この実施形態による導波路構造を形成するために実行される処理ステップを示す。図１３は、図１２の処理ステップのいくつかでの導波路構造の略図的断面を示す。図４に関連してステップ５１０〜５６０において記載したものに類似した技術を用いて、ステップ１３１０〜１３６０が実行される。次に、基板２１０上に、ＣＶＤによって、均一層１４１０がエピタキシャルに形成される。（ステップ１３７０、図１３（ｂ））。均一層１４１０を形成するための方法は、図４および図５に関連してステップ５７４に前述したものと類似している。
【００７４】
[0089]均一層１４１０が形成された後、基板２１０は冷却され、チャンバ１２から除去される。その後、堆積された均一層１４１０の表面は、表面１４４０および１４５０の平面上方にある均一層１４１０の部分を除去するために平坦化される。（ステップ１３７２、図１３（ｃ））。このような平坦化は、当業者に公知の技術、例えば、化学機械研磨などを用いて達成されてよい。平坦化後、基板２１０の表面は、ステップ５２０において前述したプロセスを用いて洗浄される。その後、ステップ１３３０、１３４０、１３５０、および１３６０が実行される。別の実施形態において、均一層１４１０は、領域１４６０のみを充填することによって形成され、図１３（ｃ）に示す表面１４７０に類似した平坦な上面を有する。この場合、平坦化は不要である。
【００７５】
[0090]その後、図１３（ｄ）に示すように、均一層１４１０上に、ＣＶＤによって、グレーデッド層１４２０がエピタキシャルに形成される。（ステップ１３７４）。グレーデッド層１４２０を形成する方法は、図４および図５に関連してステップ５７８に前述したものに類似している。シラン、ゲルマン、およびメチルシランの相対濃度のガス流量は、グレーデッド層１４２０におけるＧｅおよびＣの濃度が、グレーデッド層１４２０の高さとともに減少するように調節される。一実施形態において、グレーデッド層１４２０におけるＧｅおよびＣの濃度プロファイルは線形である。しかしながら、図３（ｄ）〜（ｆ）に示すような他の濃度プロファイルも想定される。
【００７６】
[0091]次に、第２のグレーデッド層１４２０上に、ＣＶＤによって、クラッド層１４３０がエピタキシャルに形成される。（ステップ１３７６）。クラッド層１４３０を形成する方法は、図４および図５に関連してステップ５８２に前述したものに類似している。
【００７７】
[0092]上記に記載した構造は、基板２１０と均一層１４１０との間の転移層を含まない。ＧｅおよびＣの濃度は、基板２１０の約０％から均一層１４１０のパーセンテージ（典型的に、Ｇｅ約２〜５％、炭素０．１８〜０．５％）へとほぼ瞬時に上がる。この場合、成長条件、すなわち、所望の温度、圧力、および所望のＧｅおよびＣの濃度を達成するための構成ガスの濃度は、ほぼ瞬時に確立される。
【００７８】
[0093]図４（ステップ５７２）および図５（ｅ）に関連して前述した第１のグレーデッド層６１８に類似した転移層など、基板２１０と均一層１４１０との間にエピタキシャルに形成された転移層が、他の実施形態に含まれてもよい。一実施形態において、層の勾配は、ＧｅおよびＣの濃度が、約１０％／μｍの割合で、約０％からＧｅ約２．５％およびＣ０．１８〜０．５％まで増加し、約０．２〜０．５μｍの厚みの転移層を形成するようなものである。形成中、ソースガス１３１および１３２の流量が次第に増大することによって、転移層のＧｅ濃度は、約１０％／μｍの割合で増加するのに対して、Ｃの濃度は、Ｇｅの濃度に比例したままである。
【００７９】
[0094]更なる他の実施形態において、ＧｅおよびＣの濃度は、非常に迅速に増加して、非常に薄い転移層を形成してよく、例えば、この転移層は、わずか約０．０１μｍから約０．０５μｍの厚みのものであってよい。例えば、ＧｅおよびＣの濃度が、約０％からＧｅ約２％およびＣ０．２％まで増加する場合に、０．０１μｍの厚みの転移層を形成するために、Ｃの濃度をＧｅの濃度に比例させたまま、転移層のＧｅ濃度を、約２００％／μｍの割合で増加させなければならない。これは、ソースガス１３１および１３２の流量を非常に迅速に増加させることによって達成される。
【００８０】
[0095]同様に、一実施形態において、グレーデッド層１４２０のＧｅおよびＣの濃度は、転移層に関して上記に記載したものに類似した方法で非常に迅速に減少されてよい。この場合、グレーデッド層１４２０は非常に薄く、わずか０．０１μｍから０．０５μｍの厚みのものであってよい。
【００８１】
[0096]更なる別の実施形態において、導波路構造は、均一層１４１０のすぐ上にクラッド層１４３０を形成することによって形成されてよい。この場合、この構造は、グレーデッド層１４２０を含まず、ステップ１３７４が実行されない。ＧｅおよびＣの濃度プロファイルは、図３（ｂ）に示すものに類似している。すなわち、ＧｅおよびＣの濃度は、均一層１４１０のパーセンテージから上側クラッド１４３０の０％まですぐに減少する。
【００８２】
[0097]いくつかの特定の実施形態を参照しながら、本発明について記載してきたが、本願明細書は、本発明を例示したものであって、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。例えば、開示した導波路構造は、ＳｉＧｅＣ導波路構造であるが、当業者であれば、開示したプロセスは、他の材料からなる導波路構造に対して用いられてよいことは認識できるであろう。更に、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の真の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者は、記載した構造のさまざまな修正を想起するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は、本発明を実施するために使用されてよい例示的なリアクタの図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態により製造されてよい導波路構造を示す。
【図２Ｂ】ＳｉＧｅＣ層の格子定数に及ぼす追加された炭素の影響を示すＳｉＧｅＣ層のＸ線光電子回折グラフである。
【図３】本発明により製造された導波路構造の濃度プロファイルを示す。
【図４】本発明の実施形態による導波路構造を製造するために用いられる処理ステップのフローチャートである。
【図５】図４の処理ステップのいくつかのステップでの導波路構造の略図的断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による所定の濃度プロファイルをもつ層を形成するプロセスのフローチャートである。
【図７Ａ】６つの別個のガス流量で形成された膜の実験的に決定されたゲルマニウム濃度の曲線適合を示す。
【図７Ｂ】６つの別個のガス流量で形成された膜の実験的に決定された炭素濃度の曲線適合を示す。
【図８】希釈ガス流量に渡ったゲルマン混合物の流量の６つの別個の比率に対応する実験的に測定されたＳｉＧｅＣ膜の成長率を用いて曲線適合により確立された成長率曲線を示す。
【図９】本発明の実施形態による導波路構造を製造するための選択的堆積技術を示す。
【図１０】本発明の別の実施形態を用いて導波路構造を製造するために使用される処理ステップのフローチャートである。
【図１１】図１０の処理ステップのいくつかのステップでの導波路構造の略図的断面図を示す。
【図１２】本発明の更なる別の実施形態を用いて導波路構造を製造するために使用される処理ステップのフローチャートである。
【図１３】図１２の処理ステップのいくつかのステップでの導波路構造の略図的断面図を示す。
【符号の説明】
【００８４】
１２…堆積チャンバ、１４…上側ドーム、１６…下側ドーム、１８…堆積チャンバ側壁、２０…サセプタ、２６…シャフト、３０…入口マニホールド、３２…出口ポート、３４…高輝度ランプ、３６…下側パイロメータ、４０…上側パイロメータ、４２…圧力センサ、９９…ウェハ、１００…リアクタ、１１０…プロセッサ、１２０，１２１，１２２…ソースガス供給源、１２４…希釈／不活性ガス供給源、１３９，１３１，１３２…ソースガス、１６０，１６１，１６２，１６４…可変流量の質量流量コントローラ、２１０…基板、６１８，９３０，１０６０，１２２０…第１のグレーデッド層、６２０，９４０，１０６２，１２３０，１４１０…均一層、６２２，９５０，１０６４，１２５０…第２のグレーデッド層、１２１０…ブロック層、１４２０…グレーデッド層、１４３０…クラッド層
【図１】
2005513516.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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