(57)【要約】【課題】屈曲したアーム導波路を含む差動信号によって駆動するために差動信号路において信号スキュー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アーム導波路と、第２アーム導波路と、差動信号路とを備える。第１アーム導波路及び第２アーム導波路の各々は、第１軸の方向に延在する第１導波路部、第２軸の方向に延在する第２導波路部、及び第１導波路部を第２導波路部に光学的に結合するように屈曲する第３導波路部を含む。差動信号路は、駆動信号のするための第１信号線及び第２信号線、並びに基準電位線を含む。第１信号線の第１交差導体部及び第２信号線の第２交差導体部の一方は上側導体層を含み、他方は下側導体層を含み、上側導体層は、前記下側導体層から離れて下側導体層を延在して、第１信号線及び前記第２信号線は交差する。【選択図】図３
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【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軸の方向に延在する第１導波路部、第２軸の方向に延在する第２導波路部、及び前記第１導波路部を前記第２導波路部に光学的に結合するように屈曲する第３導波路部を含む第１アーム導波路と、
前記第１軸の方向に延在する第１導波路部、前記第２軸の方向に延在する第２導波路部、及び前記第１導波路部を前記第２導波路部に光学的に結合するように屈曲する第３導波路部を含む第２アーム導波路と、
前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路をそれぞれ駆動するための第１信号線及び第２信号線、並びに基準電位線を含む差動信号路と、
を備え、
前記基準電位線は、前記第１軸の方向に延在する第１導体部、及び前記基準電位線の前記第１導体部に接続する交差導体部を含み、
前記第１信号線は、前記第１軸の方向に延在すると共に前記第１アーム導波路の前記第１導波路部に接続される第１導体部、及び前記第１信号線の前記第１導体部に接続する第１交差導体部を含み、
前記第２信号線は、前記第１軸の方向に延在すると共に前記第２アーム導波路の前記第１導波路部に接続される第１導体部、及び前記第２信号線の前記第１導体部に接続する第２交差導体部を含み、
前記第１信号線の前記第１交差導体部及び前記第２信号線の前記第２交差導体部の一方は、上側導体層を含み、
前記第１信号線の前記第１交差導体部及び前記第２信号線の前記第２交差導体部の他方は、下側導体層を含み、
前記上側導体層は、前記下側導体層から離れて前記下側導体層上を延在して、前記第１信号線及び前記第２信号線は交差する、マッハツェンダ変調器。
【請求項２】
前記基準電位線の前記交差導体部は、前記第１信号線の前記第１交差導体部と立体交差する、請求項１に記載されたマッハツェンダ変調器。
【請求項３】
前記基準電位線の前記交差導体部は、前記第２信号線の前記第２交差導体部と立体交差する、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信号線の前記第１交差導体部は、前記第１軸の方向及び前記第２軸の方向に交差する第３軸の方向に前記第１信号線の前記第１導体部から延在して、前記第２アーム導波路及び前記第２信号線の前記第２交差導体部上を通過する、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。
【請求項５】
前記第２信号線の前記第２交差導体部は、前記第１アーム導波路上を通過すること無く、前記第２信号線の前記第１導体部から前記第３軸の方向に延在する部分を有する、請求項４に記載されたマッハツェンダ変調器。
【請求項６】
前記第１信号線の前記第１交差導体部は、前記基準電位線の前記交差導体部上を通過する、請求項４又は請求項５に記載されたマッハツェンダ変調器。
【請求項７】
前記基準電位線の前記交差導体部は、前記第２信号線の前記第２交差導体部上を前記第３軸の方向に延在する部分を有する、請求項４、請求項５又は請求項６に記載されたマッハツェンダ変調器。
【請求項８】
前記第２信号線の前記第２交差導体部は、前記基準電位線の前記交差導体部上を前記第１軸の方向に延在する部分を有する、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載されたマッハツェンダ変調器。
【請求項９】
前記第１信号線の前記第１導体部、前記基準電位線の前記第１導体部、及び前記第２信号線の前記第１導体部は、前記差動信号路にＳＧＳ構造を提供するように順に配列される、請求項１〜請求項８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、屈曲したリッジ導波路を有する変調器を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国公開２００４／０１８４７５５号公報（米国特許７０５４５１２号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の変調器は、差動信号によって駆動されない。この変調器は、Ｕ字形状の内側アーム導波路及び外側アーム導波路を含む。この変調器は、更に、内側アーム導波路の内側に該内側アーム導波路に接続される内側接地導電面と、外側アーム導波路上を延在すると共に該外側アーム導波路に接続される信号導電体と、外側アーム導波路の外側に設けられた外側接地導電面とを含む。
【０００５】
本発明の一側面は、屈曲した一対のアーム導波路に接続された差動信号路上の差動信号における信号スキューを低減できるマッハツェンダ変調器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係るマッハツェンダ変調器は、第１軸の方向に延在する第１導波路部、第２軸の方向に延在する第２導波路部、及び前記第１導波路部を前記第２導波路部に光学的に結合するように屈曲する第３導波路部を含む第１アーム導波路と、前記第１軸の方向に延在する第１導波路部、前記第２軸の方向に延在する第２導波路部、及び前記第１導波路部を前記第２導波路部に光学的に結合するように屈曲する第３導波路部を含む第２アーム導波路と、前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路をそれぞれ駆動するための第１信号線及び第２信号線、並びに基準電位線を含む差動信号路と、を備え、前記基準電位線は、前記第１軸の方向に延在する第１導体部、及び前記基準電位線の前記第１導体部に接続する交差導体部を含み、前記第１信号線は、前記第１軸の方向に延在すると共に前記第１アーム導波路の前記第１導波路部に接続される第１導体部、及び前記第１信号線の前記第１導体部に接続する第１交差導体部を含み、前記第２信号線は、前記第１軸の方向に延在すると共に前記第２アーム導波路の前記第１導波路部に接続される第１導体部、及び前記第２信号線の前記第１導体部に接続する第２交差導体部を含み、前記第１信号線の前記第１交差導体部及び前記第２信号線の前記第２交差導体部の一方は、上側導体層を含み、前記第１信号線の前記第１交差導体部及び前記第２信号線の前記第２交差導体部の他方は、下側導体層を含み、前記上側導体層は、前記下側導体層から離れて前記下側導体層を延在して、前記第１信号線及び前記第２信号線は交差する。
【０００７】
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】
【０００８】
以上説明したように、本発明の一側面によれば、屈曲した一対のアーム導波路に接続された差動信号路上の差動信号における信号スキュー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】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を含む半導体デバイスを示す平面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器の導波路を示す平面図である。
【図３】図３は、図２に示されたマッハツェンダ変調器のアーム導波路と、該アーム導波路を駆動する差動信号路とを示す平面図である。
【図４】図４は、図２に示されたマッハツェンダ変調器のアーム導波路と、該アーム導波路を駆動する別の差動信号路とを示す平面図である。
【図５】図５は、図２に示されたマッハツェンダ変調器のアーム導波路と、該アーム導波路を駆動する更なる別の差動信号路とを示す平面図である。
【図６】図６は、図３に示されたＶＩａ−ＶＩａ線、ＶＩｂ−ＶＩｂ線、ＶＩｃ−ＶＩｃ線、ＶＩｄ−ＶＩｄ線、及びＶＩｅ−ＶＩｅ線に沿った断面を示す図面である。
【図７】図７は、図４に示されたＶＩＩａ−ＶＩＩａ線、及びＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿った断面を示す図面である。
【図８】図８は、素子分離メサへの電気的接続を示す図面である。
【図９】図９は、実施例に係るマッハツェンダ変調器の構造を概略的に示す図面である。
【図１０】図１０は、図９に示されたマッハツェンダ変調器の高周波特性と、１８０度の折り返しアーム導波路を含むと共に差動伝送路の折り返しのための交差された伝送路を含まないマッハツェンダ変調器の高周波特性とを示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
いくつかの具体例を説明する。
【００１１】
具体例に係るマッハツェンダ変調器は、（ａ）第１軸の方向に延在する第１導波路部、第２軸の方向に延在する第２導波路部、及び前記第１導波路部を前記第２導波路部に光学的に結合するように屈曲する第３導波路部を含む第１アーム導波路と、（ｂ）前記第１軸の方向に延在する第１導波路部、前記第２軸の方向に延在する第２導波路部、及び前記第１導波路部を前記第２導波路部に光学的に結合するように屈曲する第３導波路部を含む第２アーム導波路と、（ｃ）前記第１アーム導波路及び前記第２アーム導波路をそれぞれ駆動するための第１信号線及び第２信号線、並びに基準電位線を含む差動信号路と、を備え、前記基準電位線は、前記第１軸の方向に延在する第１導体部、及び前記基準電位線の前記第１導体部に接続する交差導体部を含み、前記第１信号線は、前記第１軸の方向に延在すると共に前記第１アーム導波路の前記第１導波路部に接続される第１導体部、及び前記第１信号線の前記第１導体部に接続する第１交差導体部を含み、前記第２信号線は、前記第１軸の方向に延在すると共に前記第２アーム導波路の前記第１導波路部に接続される第１導体部、及び前記第２信号線の前記第１導体部に接続する第２交差導体部を含み、前記第１信号線の前記第１交差導体部及び前記第２信号線の前記第２交差導体部の一方は、上側導体層を含み、前記第１信号線の前記第１交差導体部及び前記第２信号線の前記第２交差導体部の他方は、下側導体層を含み、前記上側導体層は、前記下側導体層から離れて前記下側導体層を延在して、前記第１信号線及び前記第２信号線は交差する。
【００１２】
マッハツェンダ変調器によれば、第１アーム導波路及び第２アーム導波路は、第１アーム導波路の第１導波路部及び第２アーム導波路の第１導波路部を第１アーム導波路の第２導波路部及び第２アーム導波路の第２導波路部に光学的に結合するように屈曲しており、第１アーム導波路及び第２アーム導波路の一方における第３導波路部は、第１アーム導波路及び第２アーム導波路の他方における第３導電部の外側を延在する。第１アーム導波路及び第２アーム導波路をそれぞれ駆動する第１信号線及び第２信号線は、それぞれ、第１交差導体部及び第２交差導体部において立体交差する。信号線の立体交差では、具体的には、第１信号線の第３導体部及び第２信号線の第３導体部の一方が他方の上を延在する。信号線の交差によれば、第１アーム導波路及び第２アーム導波路のルーティングにおける外回り及び内回りの配置から独立して、第１信号線及び第２信号線を配置できる。信号線の立体交差によれば、第１アーム導波路及び第２アーム導波路の外回り及び内回りに起因して第１信号線及び第２信号線上の駆動信号に生じるスキューを低減する。
【００１３】
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記第１信号線の前記第１交差導体部は、前記基準電位線の前記交差導体部と立体交差する。
【００１４】
マッハツェンダ変調器によれば、第１信号線と基準電位線との立体交差は、基準電位線の交差導体部及び第１信号線の第１交差導体部の一方が他方の上を延在することによって可能になる。
【００１５】
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記基準電位線の前記交差導体部は、前記第２信号線の前記第２交差導体部と立体交差する。
【００１６】
マッハツェンダ変調器によれば、第２信号線と基準電位線との交差は、基準電位線の交差導体部及び第２信号線の第２交差導体部の一方は他方の上を延在することによって可能になる。
【００１７】
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記第１信号線の前記第１交差導体部は、前記第１軸の方向及び前記第２軸の方向に交差する第３軸の方向に前記第１信号線の前記第１導体部から延在して、前記第２アーム導波路及び前記第２信号線の前記第２交差導体部上を通過する。
【００１８】
マッハツェンダ変調器によれば、第２信号線の第２交差導体部は、第２信号線の第１導体部から、第１信号線の第１導体部の端よりも第１軸の方向に延在する。
【００１９】
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記第２信号線の前記第２交差導体部は、前記第１アーム導波路上を通過すること無く、前記第２信号線の前記第１導体部から前記第３軸の方向に延在する部分を有する。
【００２０】
マッハツェンダ変調器によれば、第１信号線は、第１アーム導波路及び第２アーム導波路上を第３軸の方向に延在する一方で、第２信号線は、第１アーム導波路及び第２アーム導波路上を延在することなく、第３軸の方向に延在する。第１信号線は、第１アーム導波路及び第２アーム導波路を横切るために第２信号線より長く第３軸の方向に延在する。
【００２１】
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記第１信号線の前記第１交差導体部は、前記基準電位線の前記交差導体部上を通過する。
【００２２】
マッハツェンダ変調器によれば、基準電位線は、交差領域において、第１信号線より長く第１軸の方向に延在する。
【００２３】
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記基準電位線の前記交差導体部は、前記第２信号線の前記第２交差導体部上を前記第３軸の方向に延在する部分を有する。
【００２４】
マッハツェンダ変調器によれば、交差に際して、第２信号線の第２交差導体部は、第１軸の方向に延在する。第２信号線は、交差領域において、基準電位線より長く第１軸の方向に延在する。
【００２５】
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記第２信号線の前記第２交差導体部は、前記基準電位線の前記交差導体部上を前記第１軸の方向に延在する部分を有する。
【００２６】
マッハツェンダ変調器によれば、第２信号線は、交差領域において、基準電位線より長く第１軸の方向に延在する。
【００２７】
具体例に係るマッハツェンダ変調器では、前記第１信号線の前記第１導体部、前記基準電位線の前記第１導体部、及び前記第２信号線の前記第１導体部は、前記差動信号路にＳＧＳ構造を提供するように順に配列される。
【００２８】
マッハツェンダ変調器によれば、差動信号路はＳＧＳ構造を有しており、ＳＧＳ構造は、第１信号線の第１導体部及び第２信号線の第１導体部において、第１信号線と第２信号線との間の内側に延在する基準電位線を含むと共に、第１信号線及び第２信号線の外側に並走する基準電位線を含まない。
【００２９】
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本発明の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。
【００３０】
図１は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器を含む半導体デバイスを示す平面図である。図２は、本実施形態に係るマッハツェンダ変調器の導波路を示す平面図である。図３は、図２に示されたマッハツェンダ変調器のアーム導波路と、該アーム導波路を駆動する差動信号路とを示す平面図である。図４は、図２に示されたマッハツェンダ変調器のアーム導波路と、該アーム導波路を駆動する別の差動信号路とを示す平面図である。図５は、図２に示されたマッハツェンダ変調器のアーム導波路と、該アーム導波路を駆動する更なる別の差動信号路とを示す平面図である。図１を参照すると、マッハツェンダ変調器１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を備える半導体デバイス１２が示される。半導体デバイス１２は、４つの辺１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄを有する。辺１２ａ及び辺１２ｃは、第１軸Ａｘ１又は第２軸Ａｘ２の方向に延在し、辺１２ｂ及び辺１２ｄは、第３軸Ａｘ３の方向に延在する。
【００３１】
図３、図４及び図５を参照すると、マッハツェンダ変調器１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）が示される。図１、図２及び図３〜図５を参照しながら、引き続き、マッハツェンダ変調器１１を説明する。マッハツェンダ変調器１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）は、第１アーム導波路１５、第２アーム導波路１７、及び差動信号路１９を備える。図１に示されるように、第１アーム導波路１５の一端及び第２アーム導波路１７の一端は、マルチモード干渉器といった光カプラＬ１Ｃに接続されると共に、光カプラＬ１Ｃは、入力導波路１２Ｗ１Ｇを介して入力ポート１２ＩＮからの入力光ビームを受ける。第１アーム導波路１５の他端及び第２アーム導波路１７の他端は、マルチモード干渉器といった光カプラＬ２Ｃに接続されると共に、光カプラＬ２Ｃは、出力導波路１２Ｗ２Ｇを介して出力ポート１２ＯＵＴに出力光ビームを提供する。
【００３２】
図２に示されるように、第１アーム導波路１５は、第１導波路部１５ａ、第２導波路部１５ｂ、及び第３導波路部１５ｃを含む。第２アーム導波路１７は、第１導波路部１７ａ、第２導波路部１７ｂ、及び第３導波路部１７ｃを含む。第１アーム導波路１５では、第１アーム導波路１５の第１導波路部１５ａ及び第２アーム導波路１７の第１導波路部１７ａは、第１軸Ａｘ１の方向に延在する。第１アーム導波路１５の第２導波路部１５ｂ及び第２アーム導波路１７の第２導波路部１７ｂは、第２軸Ａｘ２の方向に延在する。第３導波路部１５ｃは、第１導波路部１５ａを第２導波路部１５ｂに光学的に結合するように屈曲する。第２アーム導波路１７では、第３導波路部１７ｃは、第１導波路部１７ａを第２導波路部１７ｂに光学的に結合するように屈曲する。
【００３３】
図２に示されるように、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７の各々は、本実施例では実質的なＵ字形状を有するように屈曲している。第３導波路部１５ｃ及び第３導波路部１７ｃでは、第１アーム導波路１５は、第２アーム導波路１７の外側を延在しており、第２アーム導波路１７は、第１アーム導波路１５の内側に延在する。光伝搬方向の点では、具体的には、第１アーム導波路１５の第１導波路部１５ａ及び第２アーム導波路１７の第１導波路部１７ａを伝搬する光ビームは、屈曲する第３導波路部１５ｃ及び第３導波路部１７ｃ内を伝搬して角度１８０度で伝搬方向を変えて、第１アーム導波路１５の第２導波路部１５ｂ及び第２アーム導波路１７の第２導波路部１７ｂに到達する。本実施形態に係る第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７のルーティングは、この具体的なルーティングに限定されない。第１導波路部１５ａ及び第１導波路部１７ａにおける光伝搬方向は、第２導波路部１５ｂ及び第２導波路部１７ｂにおける光伝搬方向に対して角度ゼロ度より大きく１８０度以下の角度、例えば４５度、９０度、１２０度、１５０度、１８０度を成すことができる。
【００３４】
図２に示されるように、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７の各々にける半導体メサＭＳは、下部導電性領域２０ａ（例えば、下部クラッド）、コア領域２０ｂ、及び上部導電性領域２０ｃ（例えば、上部クラッド）を含み、下部導電性領域２０ａ、コア領域２０ｂ、及び上部導電性領域２０ｃは、基板ＳＵＢの主面に交差する方向、例えば法線軸Ｎｘの方向に配列される。半導体メサＭＳは、導電性の半導体から成る素子分離メサ２０ｄ上に設けられる。第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７の半導体メサＭＳは、素子分離メサ２０ｄを介して電気的に接続される。必要な場合には、素子分離メサ２０ｄに外部電圧を印加することができ、図２に示される金属導電層１８は、素子分離メサ２０ｄに接続されることができる。
導波路構造の例示。
下部導電性領域２０ａ：ｎ型ＩｎＰ。
コア領域２０ｂ：アンドープＡｌＧａＩｎＡｓ系多重量子井戸。
上部導電性領域２０ｃ：ｐ型ＩｎＰ。
【００３５】
図１及び図３〜図５に示されるように、差動信号路１９は、第１信号線２１、第２信号線２３、及び基準電位線２５を備える。第１信号線２１及び第２信号線２３は、それぞれ、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７を駆動する信号を伝送する。基準電位線２５は、差動信号路１９の基準電気面を提供する。
【００３６】
第１信号線２１は、第１導体部２１ａ、第２導体部２１ｂ、及び第１交差導体部２１ｃを含む。第１導体部２１ａは、第１アーム導波路１５の第１導波路部１５ａに沿って第１軸Ａｘ１の方向に延在すると共に第１アーム導波路１５の第１導波路部１５ａに接続される。第１交差導体部２１ｃは、第１導体部２１ａに第２導体部２１ｂを接続する。
【００３７】
第２信号線２３は、第１導体部２３ａ、第２導体部２３ｂ、及び第２交差導体部２３ｃを含む。第１導体部２３ａは、第２アーム導波路１７の第１導波路部１７ａに沿って第１軸Ａｘ１の方向に延在すると共に第２アーム導波路１７の第１導波路部１７ａに接続される。第２交差導体部２３ｃは、第１導体部２３ａに第２導体部２３ｂを接続する。
【００３８】
第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃ及び第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃは、第１交差導体部２１ｃ及び第２交差導体部２３ｃの一方が他方から法線軸Ｎｘの方向に離れて延在して、第１信号線２１及び第２信号線２３は立体的に交差する。
【００３９】
マッハツェンダ変調器１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）によれば、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７は、第１アーム導波路１５の第１導波路部１５ａ及び第２アーム導波路１７の第１導波路部１７ａを第１アーム導波路１５の第２導波路部１５ｂ及び第２アーム導波路１７の第２導波路部１７ｂに光学的に結合するように屈曲しており、具体的には、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７の一方は、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７の他方の外側を延在する。第１アーム導波路１５の第１導波路部１５ａ及び第２アーム導波路１７の第１導波路部１７ａをそれぞれ駆動する第１信号線２１及び第２信号線２３は、第１交差導体部２１ｃ及び第２交差導体部２３ｃにおいて立体的に交差する。信号線（２１、２３）の立体交差では、具体的には、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃ及び第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃの一方が他方の上を延在する。信号線（２１、２３）の交差によれば、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７のルーティングにおける外回り及び内回りの配置から独立して、第１信号線２１及び第２信号線２３をルーティングできる。独立なルーティングによれば、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７の外回り及び内回りに起因して第１信号線２１及び第２信号線２３上の駆動信号に生じるスキューを低減する。
【００４０】
基準電位線２５は、第１導体部２５ａ、第２導体部２５ｂ、及び交差導体部２５ｃを含む。基準電位線２５の第１導体部２５ａは、第１信号線２１の第１導体部２１ａと第２信号線２３の第１導体部２３ａとの間を延在する。
【００４１】
第１信号線２１では、第２導体部２１ｂは、第１アーム導波路１５の第２導波路部１５ｂに接続されると共に、第１アーム導波路１５の第２導波路部１５ｂに沿って、本実施例では、第２軸Ａｘ２の方向に延在する。第２信号線２３では、第２導体部２３ｂは、第２アーム導波路１７の第２導波路部１７ｂに接続されると共に、第２アーム導波路１７の第２導波路部１７ｂに沿って、本実施例では、第２軸Ａｘ２の方向に延在する。
【００４２】
図３、図４及び図５に示されたマッハツェンダ変調器１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）によれば、第１信号線２１の第１導体部２１ａ、基準電位線２５の第１導体部２５ａ及び第２信号線２３の第１導体部２３ａは、共に、半導体デバイス１２の辺１２ａから辺１２ｃへの向きに辺１２ａから第１軸Ａｘ１の方向に延在しており、差動伝送路を構成するように第１アーム導波路１５の第１導波路部１５ａ及び第２アーム導波路１７の第１導波路部１７ａに沿っている。第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７の折り返しに合わせて、差動信号路１９も折り返される。第１信号線２１の第２導体部２１ｂ、基準電位線２５の第２導体部２５ｂ及び第２信号線２３の第２導体部２３ｂは、共に、半導体デバイス１２の辺１２ｃから辺１２ａへの向きに第２軸Ａｘ２の方向に延在して辺１２ｃに到達しており、差動伝送路を構成するように第１アーム導波路１５の第２導波路部１５ｂ及び第２アーム導波路１７の第２導波路部１７ｂに沿っている。差動信号路１９の折り返しにおける構造は、多層の導体層を用いて形成されて、差動信号におけるコモンモードに生成が抑制されると共に、電気信号のスキューも低減される。
【００４３】
本実施例では、第１信号線２１では、第１軸Ａｘ１の方向に延在する外側の導電体（第１導体部２１ａ）は、第１交差により、第３軸Ａｘ３の方向に延在する内側の導電体（第１交差導体部２１ｃ）に切り替えられ、この内側の導電体（第１交差導体部２１ｃ）は、第２交差により、第１軸Ａｘ１の方向に延在する外側の導電体（第２導体部２１ｂ）に切り替えられる。同様に、第２信号線２３では、第１軸Ａｘ１の方向に延在する内側の導電体（第１導体部２３ａ）は、第１交差により、第３軸Ａｘ３の方向に延在する外側の導電体（第２交差導体部２３ｃ）に切り替えられ、この外側の導電体（第２交差導体部２３ｃ）は、第２交差により、第２軸Ａｘ２の方向に延在する内側の導電体（第２導体部２３ｂ）に切り替えられる。基準電位線２５では、第１軸Ａｘ１の方向に延在する導電体（第１導体部２５ａ）は、第１交差により、第３軸Ａｘ３の方向に延在する導電体（交差導体部２５ｃ）に切り替えられ、この導電体（交差導体部２５ｃ）は、第２交差により、第２軸Ａｘ２の方向に延在する導電体（第２導体部２５ｂ）に切り替えられる。
【００４４】
具体的には、第１交差導体部２１ｃは、外側の第１導体部２１ａが外側の第２導体部２１ｂに接続されるように、第２交差導体部２３ｃ（第３軸Ａｘ３の方向に延在する第１部分）より長く第３軸Ａｘ３の方向に延在する。また、第２交差導体部２３ｃは、第１軸Ａｘ１の方向に延在する部分において第１交差により第１交差導体部２１ｃと交差して、内側の導電体（第２交差導体部２３ｃの第２部分）から、第３軸Ａｘ３の方向に延在する外側の導電体（第２交差導体部２３ｃの第１部分）へ入れ替わり、また第２軸Ａｘ２の方向に延在する部分において第２交差により第１交差導体部２１ｃと交差して、外側の導電体（第２交差導体部２３ｃの第１部分）から、第３軸Ａｘ３の方向に延在する内側の導電体（第２交差導体部２３ｃの第３部分）へ入れ替わる。第２交差導体部２３ｃは、第１交差及び第２交差のために、第１軸Ａｘ１及び第２軸Ａｘ２の方向に延在するそれぞれの延長部（第２部分及び第３部分）を有しており、これら第２部分及び第３部分は、第２交差導体部２３ｃの第１部分と第１交差導体部２１ｃとの長さの違いを補償する。多層配線によって提供される複数の交差（例えば、第１交差及び第２交差）を用いる交差構造は、内側の導電体と外側の導電体との伝送路長の差を低減できると共に内側の導電体及び外側の導電体の切り替えにより差動伝送路を保つ。
【００４５】
図３、図４及び図５を参照すると、マッハツェンダ変調器１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）では、第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃは、第１アーム導波路１５（本実施例では、更に第２アーム導波路１７）上を通過すること無く、第１導体部２３ａから第３軸Ａｘ３の方向に延在して、第２導体部２３ｂに到達する。また、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃは、第３軸Ａｘ３の方向に延在して、二回、第２アーム導波路１７上、本実施例では、更に第１アーム導波路１５上を通過する一方で、第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃは、第３軸Ａｘ３の方向に延在するに際して、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７上を通過しない。好ましくは、第１交差導体部２１ｃは、第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃ（第３軸Ａｘ３の方向に延在する第１部分）より長く第３軸Ａｘ３の方向に延在して、第１アーム導波路１５（１５ａ、１５ｂ）及び第２アーム導波路１７（１７ａ、１７ｂ）を横切る。
【００４６】
図３、図４及び図５を参照すると、第１アーム導波路１５及び第２アーム導波路１７は、ゼロより大きい角度で複数回（本実施例では、角度９０度で二回）の方向転換を行い、差動信号路１９は、アーム導波路の方向転換に合わせて、第１導体部（２１ａ、２３ａ）から方向転換を行う。具体的には、マッハツェンダ変調器１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）の第１信号線２１では、第１交差導体部２１ｃは、第１軸Ａｘ１の方向に交差する第３軸Ａｘ３の方向に第１導体部２１ａから、第２アーム導波路１７及び第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃ上、本実施例では更に第１アーム導波路１５上を延在して、第３軸Ａｘ３の方向に交差する第２軸Ａｘ２の方向に延在する第２導体部２１ｂに到達する。また、第２信号線２３では、第２交差導体部２３ｃは、第１導体部２１ａの端から第３軸Ａｘ３の方向に延在する第１交差導体部２１ｃと交差するように第１軸Ａｘ１の方向に第１導体部２１ａの端より更に延在すると共に、第１軸Ａｘ１の方向から第３軸Ａｘ３の方向に向きを変えて第１交差導体部２１ｃに沿ってその外側を第３軸Ａｘ３の方向に延在して、更に、第２導体部２１ｂに向かう第１交差導体部２１ｃと交差するように第３軸Ａｘ３の方向から第２軸Ａｘ２の方向に向きを変えて延在して第２導体部２３ｂに到達する。
【００４７】
図３、図４及び図５を参照すると、基準電位線２５の交差導体部２５ｃが、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃと立体的に交差する。第１信号線２１と基準電位線２５との交差は、基準電位線２５の交差導体部２５ｃ及び第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃによって提供される。第１信号線２１と基準電位線２５との立体交差は、基準電位線２５の交差導体部２５ｃ及び第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃの一方が他方の上を延在することによって可能になる。
【００４８】
図３、図４及び図５を参照すると、基準電位線２５の交差導体部２５ｃは、第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃと立体交差する。第２信号線２３と基準電位線２５との交差は、基準電位線２５の交差導体部２５ｃ及び第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃによって提供される。第２信号線２３と基準電位線２５との立体交差は、基準電位線２５の交差導体部２５ｃ及び第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃの一方が他方の上を延在することによって可能になる。
【００４９】
図３、図４及び図５を参照すると、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃは、基準電位線２５の交差導体部２５ｃ上を通過して、第１信号線２１の第２導体部２１ｂに到達する。基準電位線２５は、交差領域において、第１信号線２１より長く第１軸Ａｘ１の方向に延在する。
【００５０】
図３及び図５を参照すると、基準電位線２５の交差導体部２５ｃは、第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃ上を通過するように第３軸Ａｘ３の方向に延在して、基準電位線２５の第２導体部２５ｂに到達する。交差に際して、第２交差導体部２３ｃは、第１軸Ａｘ１の方向に延在する。第２信号線２３は、交差領域において、基準電位線２５の第１導体部２５ａの橋より更に第１軸Ａｘ１の方向に延在する。
【００５１】
図４を参照すると、第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃは、基準電位線２５の交差導体部２５ｃ上を第１軸Ａｘ１の方向に通過して、第２信号線２３の第２導体部２３ｂに到達する。第２信号線２３は、交差領域において、基準電位線２５の第１導体部２５ａの端より更に第１軸の方向に延在する。
【００５２】
マッハツェンダ変調器１１ａ、１１ｃを説明する。図６の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部、（ｄ）部、及び（ｅ）部は、それぞれ、図３に示されたＶＩａ−ＶＩａ線、ＶＩｂ−ＶＩｂ線、ＶＩｃ−ＶＩｃ線、ＶＩｄ−ＶＩｄ線、及びＶＩｅ−ＶＩｅ線に沿った断面を示す。半導体メサＭＳは、絶縁体によって埋め込まれており、この絶縁体は樹脂体ＲＳＮ及びシリコン系無機絶縁膜（ＳＮＦ１、ＳＮＦ２、ＳＮＦ３）を含む。マッハツェンダ変調器１１ａ、１１ｃは、進行波型の差動信号路１９を有する。
【００５３】
図６の（ａ）部を参照すると、絶縁体によって埋め込まれた半導体メサＭＳ上を下側導体層Ｍ１が延在しており、下側導体層Ｍ１は、絶縁体によって埋め込まれた半導体メサＭＳの上面に接触を成す。この下側導体層Ｍ１とは別に、絶縁体上を上側導体層Ｍ２が延在している。一方の半導体メサＭＳに係る下側導体層Ｍ１及び上側導体層Ｍ２が、第１信号線２１を構成する。他方の半導体メサＭＳに係る下側導体層Ｍ１及び上側導体層Ｍ２が、第２信号線２３を構成する。第１信号線２１と第２信号線２３との間には、上側導体層Ｍ２からなる基準電位線２５が延在する。絶縁体上において、第１信号線２１、基準電位線２５及び第２信号線２３の順に配列される。
【００５４】
図６の（ｂ）部を参照すると、絶縁体によって埋め込まれた半導体メサＭＳ上を延在する下側導体層Ｍ１が、スルーホールを介して上側導体層Ｍ２に接続される。一方の半導体メサＭＳに係る下側導体層Ｍ１及び上側導体層Ｍ２が、第１信号線２１を構成する。他方の半導体メサＭＳに係る下側導体層Ｍ１及び上側導体層Ｍ２が、第２信号線２３を構成する。第１信号線２１と第２信号線２３との間には、上側導体層Ｍ２からなる基準電位線２５が延在する。絶縁体上において、第１信号線２１、基準電位線２５及び第２信号線２３の順に配列される。
【００５５】
図６の（ｃ）部を参照すると、絶縁体によって埋め込まれた半導体メサＭＳから離れた絶縁体上を延在する３つの上側導体層Ｍ２が延在する。絶縁体上において、第１信号線２１、基準電位線２５及び第２信号線２３の順に配列される。
【００５６】
図６の（ｄ）部を参照すると、絶縁体によって埋め込まれた半導体メサＭＳから離れた絶縁体を利用して、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃ（上側導体層Ｍ２）及び基準電位線２５の交差導体部２５ｃ（上側導体層Ｍ２）が第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃ（下側導体層Ｍ１）上を延在して、第２信号線２３と第１信号線２１及び基準電位線２５との立体交差を構築している。同様な構造を利用することにより、第１信号線２１と第２信号線２３及び基準電位線２５との立体交差を構築でき、基準電位線２５と第１信号線２１及び第２信号線２３との立体交差を構築できる。
【００５７】
図６の（ｅ）部を参照すると、絶縁体によって埋め込まれた半導体メサＭＳから離れた絶縁体を利用して、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃ（上側導体層Ｍ２）が基準電位線２５の交差導体部２５ｃ（下側導体層Ｍ１）上を延在して、第１信号線２１及び基準電位線２５の立体交差を構築している。同様な構造を利用することにより、第２信号線２３及び基準電位線２５の立体交差を構築できる。
【００５８】
マッハツェンダ変調器１１ｂを説明する。図７の（ａ）部、及び（ｂ）部は、それぞれ、図４に示されたＶＩＩａ−ＶＩＩａ線、及びＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿った断面を示す。
【００５９】
図７の（ａ）部を参照すると、絶縁体によって埋め込まれた半導体メサＭＳ上を延在する下側導体層Ｍ１が、スルーホールを介して上側導体層Ｍ２に接続される。一方の半導体メサＭＳに係る下側導体層Ｍ１及び上側導体層Ｍ２は、第１信号線２１を構成する。他方の半導体メサＭＳに係る下側導体層Ｍ１及び上側導体層Ｍ２は、第２信号線２３を構成する。差動信号路１９は、第１アーム導波路１５の第１導波路部１５ａ及び第２導波路部１５ｂ上、並びに第２アーム導波路１７の第１導波路部１７ａ及び第２導波路部１７ｂ上を延在する。第１信号線２１と第２信号線２３との間には、上側導体層Ｍ２からなる基準電位線２５が延在する。絶縁体上において、第１信号線２１、基準電位線２５及び第２信号線２３の順に配列される。
【００６０】
図７の（ｂ）部を参照すると、絶縁体によって埋め込まれた半導体メサＭＳから離れた絶縁体を利用して、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃ（上側導体層Ｍ２）が第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃ（下側導体層Ｍ１）上を延在すると共に、第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃ（上側導体層Ｍ２）が基準電位線２５の交差導体部２５ｃ（下側導体層Ｍ１）上を延在して、第１信号線２１、基準電位線２５及び第２信号線２３の立体交差を構築している。
【００６１】
図８に示されるように、素子分離メサ２０ｄは、上層金属層（例えば、上側導体層Ｍ２）及び下層金属層（例えば、下側導体層Ｍ１）を用いて電気的に接続される。
【００６２】
マッハツェンダ変調器１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）では、第１導体部２１ａ、２３ａ、２５ａ、及び第２導体部２１ｂ、２３ｂ、２５ｂは、上側導体層Ｍ２を備えることがよい。第１交差導体部２１ｃ、第２交差導体部２３ｃ及び交差導体部２５ｃは、下側導体層Ｍ１及び／又は上側導体層Ｍ２を備えることがよい。
【００６３】
具体的には、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃ及び第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃの一方は、上側導体層Ｍ２を含み、他方は、下側導体層Ｍ１及び上側導体層Ｍ２を含むことができる。上側導体層Ｍ２は、下側導体層Ｍ１から離れて下側導体層Ｍ１を延在して、第１信号線２１及び第２信号線２３の交差を構築できる。
【００６４】
外側の信号線、本実施例では第１信号線２１は、上側導体層Ｍ２を含むことがよい。基準電位線２５の交差導体部２５ｃは、下側導体層Ｍ１及び／又は上側導体層Ｍ２を有する交差導体層を含むことがよい。基準電位線２５の交差導体部２５ｃは、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃ及び第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃから離れて第１交差導体部２１ｃ及び第２交差導体部２３ｃの上側及び下側の一方を延在して、第１信号線２１及び第２信号線２３と基準電位線２５との交差を構築できる。また、第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃは、下側導体層Ｍ１及び上側導体層Ｍ２を有する交差導体層を含むことがよい。第２信号線２３の第２交差導体部２３ｃは、第１信号線２１の第１交差導体部２１ｃ及び基準電位線２５の交差導体部２５ｃから離れて第１交差導体部２１ｃ及び交差導体部２５ｃの上側及び下側の一方を延在して、第１信号線２１及び基準電位線２５と第２信号線２３との交差を構築できる。
【００６５】
図６、図７及び図８に示された断面構造から理解されるように、マッハツェンダ変調器１１のための多層配線構造は、例えば以下のプロセスにより提供される。所望のエピタキシャル層構造を有する半導体積層にフォトリソグラフ及びエッチングを適用して、半導体メサＭＳを形成すると共に素子分離メサ２０ｄを形成する。この後に、第１シリコン系無機絶縁膜を堆積すると共に、第１シリコン系無機絶縁膜上に第１ＢＣＢ樹脂を塗布する。固化された第１ＢＣＢ樹脂体に第１開口を形成して、下側導体層を形成すべきエリアを規定する。第１開口は、半導体メサＭＳの上面に到達するスルーホールとして利用される。第１開口を形成した後に、第１ＢＣＢ樹脂体上に第２シリコン系無機絶縁膜を堆積すると共に、第２シリコン系無機絶縁膜に開口を形成する。第２シリコン系無機絶縁膜に開口を形成した後に、下側導体層Ｍ１を形成する。下側導体層Ｍ１を埋め込むように、下側導体層Ｍ１及び第２シリコン系無機絶縁膜上に第２ＢＣＢ樹脂を塗布する。固化された第２ＢＣＢ樹脂体に第２開口を形成して、下側導体層へのスルーホールを形成する。第２開口を形成した後に、第２ＢＣＢ樹脂体上に第３シリコン系無機絶縁膜を堆積すると共に、第３シリコン系無機絶縁膜に開口を形成する。第３シリコン系無機絶縁膜に開口を形成した後に、上側導体層Ｍ２を形成する。
【００６６】
マッハツェンダ変調器１１ａ、１１ｂを説明する。図３及び図４に示されるように、第１信号線２１の第１導体部２１ａ、基準電位線２５の第１導体部２５ａ、及び第２信号線２３の第１導体部２３ａは、差動信号路１９にＳＧＳ構造を提供するように配列される。
【００６７】
マッハツェンダ変調器１１ａ、１１ｂによれば、差動信号路１９のＳＧＳ構造は、第１信号線２１の第１導体部２１ａ（２１ｂ）、第２信号線２３の第１導体部２３ａ（２３ｂ）、第１信号線２１及び第２信号線２３の内側を延在する基準電位線２５を含むと共に、第１信号線２１及び第２信号線２３の外側を並走する基準電位線を含まない。基準電位線２５上には、第１信号線２１及び第２信号線２３上の差動信号により仮想接地面が形成される。
【００６８】
マッハツェンダ変調器１１ｃを説明する。図５に示されるように、差動信号路１９は、第１基準電位線２４及び第２基準電位線２６を含む。第１信号線２１の第１導体部２１ａは、基準電位線２５と第１基準電位線２４との間に位置しており、第２信号線２３の第１導体部２３ａは、基準電位線２５と第２基準電位線２６との間に位置する。マッハツェンダ変調器１１ｃによれば、差動信号路１９は、ＧＳＧＳＧ構造を有しており、ＧＳＧＳＧ構造は、第１信号線２１の第１導体部２１ａ（２１ｂ）及び第２信号線２３の第１導体部２３ａ（２３ｂ）において、第１信号線２１と第２信号線２３との間の内側に延在する基準電位線２５を含むと共に、第１信号線２１及び第２信号線２３の外側に並走する第１基準電位線２４及び第２基準電位線２６を含む。
【００６９】
差動信号路１９の構造は、ＳＧＳ構造及びＧＳＧＳＧ構造に限定されることなく、マッハツェンダ変調器１１ｃにおいて第１信号線２１と第２信号線２３との間の内側に延在する基準電位線２５をＧＳＧＳＧ構造から除いたＧＳＳＧ構造を有することができる。
【００７０】
図９は、実施例に係るマッハツェンダ変調器の構造を概略的に示す図面である。実施例に係るマッハツェンダ変調器は、１８０度の折り返しアーム導波路と、差動伝送路の折り返しのために交差された伝送路とを含む。このマッハツェンダ変調器において、直線状アーム導波路の長さＬ１Ｇ、Ｌ２Ｇは、１ミリメートルであり、直線状アーム導波路の長さＬ３Ｇは、０．２ミリメートルである。内側アーム導波路の曲率半径（Ｒ１）及び外側アーム導波路の曲率半径（Ｒ２）は、それぞれ、０．０４ミリメートル及び０．０６ミリメートルである。下側導体層Ｍ１の厚さは、２マイクロメートルであり、Ａｕからなる。上側導体層Ｍ２の厚さは、５マイクロメートルであり、Ａｕからなる。
【００７１】
図１０の（ａ）部及び（ｂ）部は、図９に示されたマッハツェンダ変調器の高周波特性と、１８０度の折り返しアーム導波路を含むと共に差動伝送路の折り返しのために交差された伝送路を含まないたマッハツェンダ変調器（比較例）の高周波特性とを示す。図１０の（ａ）部は、差動モードからコモンモードへ変換されて透過する割合（特性Ｓｃｄ21）の周波数特性を示す。差動モードからコモンモードへの変換は、差動伝送路における線路間スキューに起因する。実施例（Ｄ）に係る伝送路構造の特性Ｓｃｄ21は、比較例（Ｃ）に係る伝送路構造に比べて低く、実施例では特性（Ｓｃｄ21）が３０ＧＨｚにおいて−５１ｄＢである一方で、比較例では特性Ｓｃｄ21が−２１ｄＢである。特性Ｓｃｄ21は−３０ｄＢ以下であることがよい。実施例に係る伝送路構造は、十分に差動線路間のスキューを低減できる。
【００７２】
図１０の（ｂ）部は、特性（Ｓｄｄ21）、差動モードの透過率の周波数特性を示す。比較例の伝送路構造（Ｃ）及び実施例に係る伝送路構造（Ｄ）では、共に比較例（Ｃ）に係る特性Ｓｄｄ21は−０．５ｄＢ以上である。実施例に係る伝送路構造（Ｄ）は、コモンモードを低減できる一方で、差動モードを十分に伝送できる。
【００７３】
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】
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によれば、差動信号によって駆動される屈曲したアーム導波路のための差動信号路における信号スキュー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】
【００７５】
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…マッハツェンダ変調器、１５…第１アーム導波路、１７…第２アーム導波路、１９…差動信号路、２１…第１信号線、２１ａ…第１導体部、２１ｂ…第２導体部、２１ｃ…第１交差導体部、２３…第２信号線、２３ａ…第１導体部、２３ｂ…第２導体部、２３ｃ…第２交差導体部。２５…基準電位線。
【図１】
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【図２】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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