(57)【要約】【解決手段】  ウェハ貼り合わせ技術を用いる光変調器を提供する。ある実施形態に係る方法は、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハにエッチングを実施して、ＳＯＩウェハの第１の表面にシリコン導波路構造の第１の部分を形成する段階と、結晶質シリコン層を含む第２のウェハであって、結晶質シリコンの第１の表面を持つ第２のウェハを用意する段階とを備える。当該方法はさらに、ウェハ貼り合わせ技術を用いて、薄い酸化物を介して、第２のウェハの第１の表面を、ＳＯＩウェハの第１の表面に、貼り合わせる段階を備える。尚、シリコン導波路構造の第２の部分は、結晶質シリコン層にエッチングで形成される。【選択図】  図１
2013505485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハにエッチングを実施して、前記ＳＯＩウェハの第１の表面にシリコン導波路構造の第１の部分を形成する段階と、
結晶質シリコン層を含む第２のウェハであって、結晶質シリコンの第１の表面を持つ第２のウェハを用意する段階と、
ウェハ貼り合わせ技術を用いて、薄い酸化物を介して、前記第２のウェハの前記第１の表面を前記ＳＯＩウェハの前記第１の表面に貼り合わせる段階と
を備え、
前記シリコン導波路構造の第２の部分は、前記結晶質シリコン層にエッチングで形成される方法。
【請求項２】
前記第２のウェハは、結晶質シリコンウェハである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記結晶質シリコンウェハは、注入層を含み、
前記方法はさらに、前記注入層で前記結晶質シリコンウェハを切り離す段階を備え、
前記結晶質シリコンウェハを切り離す段階によって、貼り合わせ用の前記酸化物の層の上方に結晶質シリコン層が形成される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記結晶質シリコンウェハの前記注入層は、水素注入層である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記結晶質シリコンウェハを切り離す段階は、スマートカット（Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ）（商標）技術を利用して切り離す段階を有する請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のウェハは、第２のＳＯＩウェハである請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ウェハ貼り合わせ技術は、酸素プラズマ支援技術である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＳＯＩウェハにエッチングを実施して、前記シリコン導波路構造の前記第１の部分を形成する段階は、リソグラフィーおよび反応性イオンエッチングを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記シリコン導波路構造の前記第２の部分の形成は、前記結晶質シリコン層を薄くすることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記結晶質シリコン層を薄くすることは、化学機械研磨プロセス、または、酸化およびエッチングプロセスのうち１以上を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記シリコン導波路構造の前記第２の部分をエッチングで形成することは、リソグラフィーおよび反応性イオンエッチングを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第１の表面に導波路構造の第１の部分がエッチングで形成されているシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハと、
結晶質シリコン層の第１の表面を有する第２のウェハと
を備え、
前記第２のウェハの前記第１の表面は、貼り合わせ用酸化物層を形成する薄い酸化物によって、前記ＳＯＩウェハの前記第１の表面に貼り合わせられており、前記導波路構造の第２の部分は、前記結晶質シリコン層にエッチングで形成されている装置。
【請求項１３】
前記薄い酸化物による貼り合わせは、ウェハ貼り合わせプロセスを利用する貼り合わせを含む請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
ＭＯＳ（金属酸化膜半導体）キャパシタをベースとする位相変調器の一部分である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記貼り合わせ用酸化物層は、前記ＭＯＳキャパシタのゲート酸化膜を構成している請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ウェハ貼り合わせ技術は、酸素プラズマ支援技術である請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２のウェハは、結晶質シリコンウェハである請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２のウェハは、第２のＳＯＩウェハである請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）キャパシタ光変調器であって、
光変調構造と、
第１のコンタクトおよび第２のコンタクトと
を備え、
前記光変調構造は、
第１のシリコン層を含むシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）部分と、
第１の表面を含む結晶質シリコン層と
を有し、
前記第１のシリコン層は、導波路構造の第１の部分を含み、前記導波路構造の前記第１の部分は、第１の極性の第１のドープ領域を含み、
前記結晶質シリコン層の前記第１の表面は、ウェハ貼り合わせ技術を用いて、薄い酸化物を介して、前記ＳＯＩ部分の前記第１の表面に貼り合わせられており、
前記結晶質シリコン層は、前記導波路構造の第２の部分を形成しており、前記導波路構造の前記第２の部分は、第２の極性の第２のドープ領域を含み、貼り合わせ用の前記酸化物の層は、前記第１のドープ領域と前記第２のドープ領域との間に挟持されており、
前記第１のコンタクトは、前記第１のドープ領域に第１の電圧を供給し、前記第２のコンタクトは、前記第２のドープ領域に第２の電圧を供給するＭＯＳキャパシタ光変調器。
【請求項２０】
前記結晶質シリコン層は、結晶質シリコンウェハから形成される請求項１９に記載のＭＯＳキャパシタ光変調器。
【請求項２１】
前記結晶質シリコン層は、第２の表面を持ち、前記第２の表面は、前記結晶質シリコンウェハを注入層で切り離すことによって形成される請求項２０に記載のＭＯＳキャパシタ光変調器。
【請求項２２】
前記結晶質シリコン層は、第２のＳＯＩウェハから形成される請求項１９に記載のＭＯＳキャパシタ光変調器。
【請求項２３】
前記第１のコンタクトに結合されている第１のプラグ部分と、前記第２のコンタクトに結合されている第２のプラグ部分とをさらに備える請求項１９に記載のＭＯＳキャパシタ光変調器。
【請求項２４】
前記第１のドープ領域および前記第１のコンタクトに結合されている前記第１の極性の第１の高濃度ドープ領域と、前記第２のドープ領域および前記第２のコンタクトに結合されている前記第２の極性の第２の高濃度ドープ領域とをさらに備える請求項２３に記載のＭＯＳキャパシタ光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は概して、電子デバイス分野に関する。具体的には、ウェハ貼り合わせ技術を利用する光変調器用の方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットおよびその他のデータネットワークで搬送するデータ量が増加する中、データ送信での光学関連技術の利用が増えている。光学関連技術で利用される素子として、光線を変調する電子デバイスである光変調器が挙げられる。
【０００３】
具体的に説明すると、シリコン導波路に埋設される金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）キャパシタ構造等のデバイスを利用して、高速光位相変調を実現し得る。シリコン製の光変調器では、シリコンの屈折率の変調に基づいて変調が実行される。
【０００４】
従来の光変調器では、多結晶シリコン（ポリシリコン、ポリＳｉまたはポリと呼ばれることが多い）を用いてデバイスを製造する。ポリシリコンは、当該デバイスで変調される光搬送導波路媒体を提供する。ポリシリコンは、複数のシリコン結晶から構成されており、所定の必要温度でシランを熱分解するプロセス等、所定のプロセスを実行することによって半導体ウェハ上に成膜されるとしてよい。
【０００５】
しかし、光変調器でポリシリコンを利用すると、ポリシリコン導波路で発生する光学損失が大きくなってしまう。このような光学損失によって、ポリシリコンを光変調デバイス、特に、光学損失が大きくなる高速動作デバイスで利用する可能性が制限されてしまう。また、ポリシリコンを利用することによって、高速通信および相互接続のためのデバイスの製造が難しくなる可能性がある。例えば、装置において他の複数の構成要素を接着させることが難しくなる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明の実施形態を、添付図面に一例として図示するが、これは本発明を限定するものではない。添付図面では、同様の参照番号は同様の構成要素を示すものとする。
【図１】光変調器の製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図２】光変調構造の製造方法の実施形態の第１のプロセス群を説明する図である。
【図３】ウェハを貼り合わせた後に行われる、光変調構造の製造方法の実施形態の第２のプロセス群を説明する図である。
【図４】ウェハ貼り合わせを行う光変調構造の実施形態を説明する図である。
【図５】ＭＯＳキャパシタ光変調デバイスの実施形態を説明する図である。
【図６】光変調器の所定の実施形態の位相効率特性を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施形態は概して、ウェハ貼り合わせ技術を利用する光変調器に関する。
【０００８】
本明細書で用いる場合、「光変調器」とは、光線の強度を変調するデバイスを意味する。光変調器は、ＭＯＳ（金属酸化膜半導体）技術を利用するデバイス等の半導体デバイスを含む。
【０００９】
一部の実施形態に係る光変調器の製造プロセスは、導波路を形成するために結晶質シリコンを利用する。一部の実施形態に係るプロセスは、ウェハ貼り合わせ技術およびウェハ転写技術を利用して、ウェハの結晶質シリコン層を、別のウェハに貼り合わせることを含む。一部の実施形態に係る光変調装置では、結晶質シリコンウェハまたはシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハが、ウェハ貼り合わせ技術を利用して、第２のウェハに貼り合わせられている。一部の実施形態に係るデバイスは、結晶質シリコン層が酸化物層によってシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）のシリコン層に貼り合わせられているＭＯＳキャパシタ光変調器を備える。
【００１０】
シリコン光変調器は、自由キャリアプラズマ分散効果によって発生するシリコンの屈折率の変調を利用したデバイスである。例えば、シリコン光導波路における電子および正孔の注入または空乏化によって、自由キャリアの密度が変化して、当該導波路を通過する光に対する光位相変調を発生させる。シリコンでの光変調に必要な自由キャリア濃度を実現するデバイス構成として可能なものを挙げると、順方向バイアスＰＩＮダイオード（ｐ型半導体領域とｎ型半導体領域との間に略真性の純シリコン領域が存在する）、逆方向バイアスＰＮ接合、および、金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）キャパシタが提案されている。一部の実施形態によると、光変調デバイスは、ＭＯＳキャパシタ技術を利用する。順方向バイアスＰＩＮダイオードは、位相変調効率が高いが、このような技術ではデバイス速度が限定されてしまうことが多い。逆方向バイアスＰＮ接合およびＭＯＳキャパシタデバイスはいずれも高速動作が可能である（一部の実施例では、毎秒４０ギガビット）が、ＭＯＳキャパシタ移相器は、逆方向バイアスＰＮ接合に比べると位相効率がはるかに高いので、光変調デバイスとしては有利である。
【００１１】
しかし、ＭＯＳキャパシタ構造の従来の製造方法および利用方法の大きな問題は、ゲート酸化膜（絶縁体）の上に成膜されるポリシリコン層を共有することにある。一部の実施形態によると、光変調構造に含まれるポリシリコン層に代えて、結晶質シリコン層を用いるとしてよい。ポリＳｉ層は、結晶質シリコンに比べると、光学損失がはるかに高い。一部の実施形態によると、ウェハ貼り合わせ技術を用いて、結晶質シリコンウェハまたはＳＯＩウェハを別のウェハに貼り合わせることによって、ポリＳｉ層に代えて結晶質シリコン層を設ける。一部の実施形態によると、ＭＯＳキャパシタのゲート酸化膜もまた、ウェハ貼り合わせプロセス中に形成する。一部の実施形態によると、ゲート酸化膜の両側に設けられるシリコン層のドーピングレベルは、従来よりも高い精度で制御され得るので、所望の変調性能が実現され得る。
【００１２】
従来のプロセスまたはデバイスでは、ＭＯＳキャパシタをベースとするシリコン変調器は、ゲート酸化膜層の上に成膜されるポリシリコン層を利用して製造される。従来のプロセスまたはデバイスでの大きな課題は、ドープされたポリシリコン層の光学損失が高いことにある。尚、ドープされていないポリシリコンの光学損失は１センチメートル当たり１０デシベルのオーダである。ドープされたポリシリコンの場合、光学損失はさらに大きくなる。また、ポリシリコンは、ドーパント活性化率が比較的低い。このため、活性化済みのドーパント濃度を結晶質シリコンと同じにしようとすると、ポリシリコンの場合はドーピングレベルをはるかに高くする必要がある。毎秒２５ギガビット超といった高速動作を実現する場合には、このような速度を実現するべく必要なレベルまでドーピングレベルを高くすると光学損失が大きくなってしまい、光変調器として許容できないレベルになるので、ポリシリコンの利用は困難または不可能であるとしてよい。
【００１３】
また、デバイスでポリシリコンを利用すると他の問題も発生し得る。例えば、ポリシリコンと、集積化されたフォトニックチップの重要な構成要素の１つであるハイブリッドシリコンレーザ等の他のシリコンフォトニック素子とを集積化する際に問題が発生する。ハイブリッドシリコンレーザは、シリコンおよび第ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料を利用して製造される半導体レーザである。第ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料は、第ＩＩＩ族材料（周期表の第ＩＩＩ族の元素）と、第Ｖ族材料（周期表の第Ｖ族の元素を含む）とから成る化合物を利用する半導体である。第ＩＩＩ−Ｖ族半導体材料は、リン化インジウムおよびガリウム砒素等の材料を含む。第ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体をポリシリコンに貼り合わせることは難しく、信頼性に不安が残る。
【００１４】
一部の実施形態によると、シリコン変調器には、導波路の媒体として結晶質シリコンが利用されている。結晶質シリコン（単結晶シリコンまたはエピタキシャル（ＥＰＩ）シリコン）は、１つのシリコン結晶から成る。結晶質シリコンは、ポリシリコンと比較すると、伝送時の光学損失が大幅に少なくなる。通常は、ポリシリコンの場合の光学損失の１０分の１未満になる。
【００１５】
しかし、光変調器において結晶質シリコンを利用するためには、結晶質シリコンを他の構成要素の材料に貼り合わせることが可能となるプロセスが必要となる。一部の実施形態によると、結晶質シリコンは、光変調構造を製造するためのウェハ貼り合わせ技術およびウェハ転写技術を利用して、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハのシリコン面に薄い酸化膜を介して貼り合わせる。例えば、プラズマ支援ウェハ貼り合わせプロセスは、２枚のウェハを酸素プラズマに暴露した後に半導体製造プロセスとしては比較的低い温度（摂氏３００度の範囲内の温度）で共に所定期間にわたって押圧して２枚のウェハを貼り合わせるプロセスである。プラズマ支援ウェハ貼り合わせプロセスは、ハイブリッドシリコンレーザ等の所定の素子の製造プロセスで利用されてきた。一部の実施形態によると、結晶質シリコンウェハまたは結晶質シリコン層を持つ第２のＳＯＩウェハを、酸素プラズマ支援ウェハ貼り合わせ技術を利用してＳＯＩウェハに貼り合わせて、光変調構造を製造する。
【００１６】
一部の実施形態によると、ウェハ貼り合わせ技術およびウェハ転写技術を利用して、ＭＯＳキャパシタをベースとする従来のシリコン光変調器で利用されるポリシリコン層の代わりに、結晶質シリコンを設けるとしてよい。シリコン光変調器の製造において結晶質シリコンを利用することによって、光伝送時の光学損失が大幅に少なくなり、動作が高速化するとしてよい。一部の実施形態によると、デバイスの製造時にウェハ転写技術を利用することによって、デバイス製造に関する問題点は幾つか、例えば、ドーピング活性化、シリコン層の厚みのバラツキ等の問題は、回避または抑制することができるとしてよい。一部の実施形態によると、ウェハ貼り合わせ技術を利用した光変調器の製造方法によって、貼り合わせ前に独立してシリコン層のドーピングレベルを制御することが可能になるとしてよい。このため、ドーピング濃度およびドーピングプロフィールは、従来のシリコン変調デバイスの製造方法よりも高い精度で制御するとしてよい。
【００１７】
図１は、光変調器の製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。一部の実施形態によると、１０２において、光変調器用にシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハを製造する。１０４において、ＳＯＩウェハにシリコン導波路構造の第１の部分を製造する。一部の実施形態によると、シリコン導波路構造の第１の部分の製造は、標準的なリソグラフィーパターニング（リソ）技術および反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）技術を利用して行い、ＳＯＩウェハの上部シリコン層にエッチングでチャネルを形成することを含む。一部の実施形態によると、シリコン導波路構造の第１の部分の製造処理は、このようにエッチングで形成されたチャネルに絶縁材料を充填することを含む。一部の実施形態によると、エッチングで形成されたチャネルには何も充填せず、空気が絶縁体として機能する。
【００１８】
一部の実施形態によると、１０６において、光変調器用に結晶質シリコンウェハを製造し、１０８において、結晶質シリコンウェハの上部に水素注入層を注入する。一部の実施形態によると、光変調器用に第２のＳＯＩウェハを製造する。一部の実施形態によると、１１０において、結晶質シリコンウェハの製造が完了していれば、貼り合わせるために結晶質シリコンウェハを上下反対にする。１１２において、ウェハ貼り合わせ技術を利用して、ＳＯＩウェハを結晶質シリコンウェハまたは第２のＳＯＩウェハに薄い酸化膜を介して貼り合わせて、複合構造を形成する。ウェハ貼り合わせ技術は、例えば、上述したウェハ貼り合わせ技術を含む。一部の実施形態によると、２枚のウェハ間の貼り合わせ用酸化物層は、厚みが数ナノメートルの範囲内であるとしてよく、ＭＯＳキャパシタのゲート酸化膜として機能する。
【００１９】
一部の実施形態によると、１１４において、複合構造で結晶質シリコンウェハが利用されていれば、貼り合わせプロセスが完了した後に、複合構造の結晶質シリコンウェハを注入層で切り離して、複合構造の表面に結晶質シリコン層を形成する。この切り離し処理は、結晶質材料から形成される微細層を機械的支持部に転写するプロセスである、Ｓｍａｒｔ  Ｃｕｔ（スマートカット（商標））技術を利用して行うとしてよい。このような切り離し処理を実行することによって、薄い単結晶シリコン層が貼り合わせ用酸化物層の表面に形成される。第２のＳＯＩウェハを貼り合わせる場合、薄い単結晶シリコン層は、第２のＳＯＩウェハのうちの一層である。一部のプロセスによると、結晶質シリコン層は、厚みが約２００ｎｍであるとしてよい。一部の実施形態によると、１１６において、結晶質シリコン層の厚みを薄くして、より薄い結晶質シリコン層を生成する。一部の実施形態によると、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）処理によって、または、酸化処理およびエッチング処理によって等、公知の薄膜化技術を利用して結晶質シリコン層の厚みを薄くする。一部の実施形態によると、１１８において、シリコン導波路構造の第２の部分を結晶質シリコン層に製造することによって、シリコン導波路構造が完成する。一部の実施形態によると、シリコン導波路構造の第２の部分の製造処理は、標準的なリソグラフィー技術およびＲＩＥ技術を用いて実行し、結晶質シリコン層の一部分をエッチングすることを含む。
【００２０】
図２は、光変調構造の製造方法の実施形態の第１のプロセス群を説明するための図である。一部の実施形態によると、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウェハ２０５を形成する。ＳＯＩウェハ２０５は、図示の通り、シリコン層２０６とシリコン層２０８との間に絶縁層２０７が挟持されている。ＳＯＩウェハ２０５は、さまざまな技術を利用して製造するとしてよい。図示されている通り、絶縁層２０７は、ＳＯＩウェハ内に形成されている埋め込み酸化物（ＢＯＸ）層である。一部の実施形態によると、シリコン導波路の第１の部分を、ＳＯＩウェハに製造する。上述したように、シリコン導波路の第１の部分の製造処理は、標準的なリソグラフィー技術およびＲＩＥ技術を利用して行うとしてよい。図２では、チャネル２１２をＳＯＩウェハ２１０に形成する。一部の実施形態では、この後、チャネル２１２を絶縁材料で充填する。例えば、化学機械プロセス（ＣＭＰ）を用いてＳＯＩウェハ２１５に層間誘電体（ＩＬＤ）を塗布および形成する（２１７）。一部の実施形態によると、チャネル２１２をエッチングで形成するが、絶縁材料を充填せず、空気が絶縁体として機能する。
【００２１】
一部の実施形態によると、結晶質シリコンウェハ２２０を用意して、水素注入層２２７がウェハ２２５の上部を介して注入される。一部の実施形態によると、第２のＳＯＩウェハを用意する。一部の実施形態によると、結晶質シリコンウェハをこの後、反転させるとしてよい（２３０）。反転させた後、水素注入層の側のウェハ面が底面となる。一部の実施形態によると、ウェハ貼り合わせ技術を用いて、薄い酸化物を介して、ＳＯＩウェハを結晶質シリコンウェハまたは第２のＳＯＩウェハに貼り合わせて、複合構造２３５を形成する。ウェハ貼り合わせ技術は、例えば、上述したウェハ貼り合わせ技術を含む。図２では、ウェハ貼り合わせプロセスにおいて２枚のウェハ間に形成された貼り合わせ用酸化物層２４０の厚みが４−６ナノメートルの範囲内にあるとしてよく、ＭＯＳキャパシタのゲート酸化膜として機能する。
【００２２】
図３は、ウェハを貼り合わせた後に実行される、光変調構造の製造方法の実施形態の第２のプロセス群を説明する図である。図３では、複合構造３０５（図２に２３５として図示した構成要素）は、ウェハ貼り合わせプロセスによって形成されている。一部の実施形態によると、結晶質シリコンウェハが準備された場合、複合構造３１０は、複合構造の結晶質シリコンウェハの注入層３１２で切り離して、結晶質シリコン層３１７を形成する。切り離し処理の結果、貼り合わせ用酸化物層３１８の表面上に薄い単結晶シリコン層３１７が形成される。一部のプロセスでは、結晶質シリコン層の厚みは約２００ｎｍであってよい。一部の実施形態によると、第２のＳＯＩウェハを貼り合わせる場合、薄い単結晶シリコン層は、第２のＳＯＩウェハのうちの一層である。一部の実施形態によると、結晶質シリコン層に対して薄膜化プロセス３２２を実行するとしてよく、複合構造３２０上に形成されている結晶質シリコン層３２３をさらに薄くするとしてよい。一部の実施形態によると、結晶質シリコン層３２３は、化学機械研磨によって、または、酸化処理およびエッチング処理によって薄くするとしてよい。
【００２３】
一部の実施形態によると、シリコン導波路の第２の部分を製造する。または、シリコン導波路の第２の部分は、結晶質シリコン層または第２のＳＯＩウェハに既に製造している。このようにして、シリコン導波路構造３２７を光変調構造３２５内に完成する。一部の実施形態によると、シリコン導波路構造の第２の部分の製造は、標準的なリソグラフィー技術およびＲＩＥ技術を利用して行う。
【００２４】
図４は、ウェハ貼り合わせ技術を用いて製造した光変調構造の実施形態を説明するための図である。図４では、光変調構造４００の実施形態は、第１のシリコン層４０５と、絶縁層４１０と、第２のシリコン層４１５とを有するシリコン・オン・インシュレータ部分を備え、第２のシリコン層に形成されているチャネルは、絶縁材料４４０で充填されており、導波路４３５の第１の部分を形成している。
【００２５】
一部の実施形態によると、光変調構造４００はさらに、結晶質シリコン層４２５を第２のシリコン層４１５に貼り合わせたことによって形成された酸化物層４３０を備える。一部の実施形態によると、酸化物層は、第２のシリコン層４１５と、結晶質シリコン層４２５との間のウェハ貼り合わせ層であり、両層間の酸素プラズマ結合等である。一部の実施形態によると、結晶質シリコン層４２５は、エッチング部分を含んでおり、これによって導波路４３５が完成する。
【００２６】
図５は、ウェハ貼り合わせ技術および層転写技術を利用して製造されるＭＯＳキャパシタ光変調デバイスの実施形態を説明するための図である。図５によると、ＭＯＳキャパシタ光変調デバイス５００は、シリコン基板５７０と、ｎ型シリコン半導体領域５６０、高濃度ドーピングｎ＋＋領域（ｎ型不純物が集中）、ならびに、ダミーシリコン領域５４５および５６０を含むシリコン層５７５との間に、ＢＯＸ絶縁層５６５が形成されている。ダミーシリコン領域は、ＭＯＳキャパシタ変調器内のｐ型ドープ領域およびｎ型ドープ領域とは電気的に分離されている。ダミーシリコン領域は、金属コンタクトと共に、ドープシリコン層に対する機械的支持部として機能する。一部の実施形態では、当該光変調デバイスはさらに、シリコン層５７５の一部領域間に、エッチングおよび充填処理によって形成されている絶縁領域５６７を備えるとしてよい。一部の実施形態によると、絶縁領域５６７は、空気である。つまり、シリコン層５７５にエッチングを行うが、絶縁材料を充填しない。空気を利用することによって、貼り合わせプロセス前にウェハ平坦化処理を実行する必要がなくなるので、層転写処理およびウェハ貼り合わせ処理が容易になるとしてよい。当該光変調デバイスはさらに、結晶質シリコン層５８０を備える。結晶質シリコン層５８０は、例えば、ｐ型シリコン半導体領域５３５と、酸化物層５４０でシリコン層５７５に貼り合わせられている高濃度ドープｐ＋＋型領域５３０とを有する。酸化物層５４０は、結晶質シリコン層５８０と、シリコン層５７５との間にウェハ貼り合わせ技術を用いて形成される酸化物層である。しかし、当業者であれば、図示している極性は説明を目的としたものであり、ドーパントの極性および対応する電圧は逆にしてもよいことに想到するであろう。一部の実施形態によると、酸化物層５４０は、当該光変調デバイス５００のＭＯＳキャパシタ構造のゲート酸化膜を形成する。シリコン層５７５および結晶質シリコン層５８０は、光変調器用の導波路５８５を形成するチャネルを含む。一部の実施形態によると、図５に示すｐ型ドープ領域およびｎ型ドープ領域を反対にするとしてよい。
【００２７】
一部の実施形態によると、ＭＯＳキャパシタ光変調デバイス５００はさらに、層間誘電体（ＩＬＤ）酸化物領域５０５を備える。ＩＬＤ酸化物領域５０５には、第１の銅素子５１０（信号電圧を印加するための素子、図５ではＶ＞０）とｐ＋＋領域５３０とを結合する第１のプラグ５２０を形成する。ｐ＋＋領域５３０は、ｐ−Ｓｉ領域５３５に結合されている。光変調デバイス５００はさらに、第２の銅コンタクト５１５（グラウンド電圧電位を印加するための素子）とｎ＋＋領域５５５とを結合する第２のプラグ５２５を備える。ｎ＋＋領域５５５は、ｎ−Ｓｉ領域５５０に結合されている。このため、ｐ−Ｓｉ領域５３５と、ｎ−Ｓｉ領域５５０との間にＭＯＳキャパシタンスが形成される。
【００２８】
図６は、光変調器の所与の実施形態の位相効率特性を説明するための図である。図６では、導波路の寸法を変化させた場合のＭＯＳキャパシタ位相変調器の位相効率をモデル化して図示している。一部の実施形態によると、ＭＯＳキャパシタ位相変調器は、ウェハ貼り合わせ技術を用いてＳＯＩ部に貼り合わせた結晶質シリコン部を備える。
【００２９】
図６では、効率（ボルト−センチメートルを単位として単位で測定）を表しているＶπＬπ特性と、導波路の幅（単位はマイクロメートル）との関係を、導波路の高さを変化させた場合について示している。図示しているように、導波路の高さは、０．５２μｍ（６１０）、０．３２μｍ（６２０）、および、０．２２μｍ（６３０）である。図示の通り、高さが０．２２μｍの小型の導波路では、ＶπＬπで表す効率は、約０．２Ｖ−ｃｍとなる。しかし、逆バイアスＰＮ接合のＶπＬπは通常、１桁大きくなっており、効率がはるかに低くなっている。
【００３０】
上記の説明では、説明を目的として、本発明を完全に理解していただくべく具体的且つ詳細な内容を数多く記載している。しかし、記載した具体的且つ詳細な内容の一部を採用せずとも本発明を実施し得ることは当業者には明らかである。また、公知の構造およびデバイスは、ブロック図の形式で図示している。図示した構成要素同士の間には、中間構造が存在する場合がある。本明細書において説明または図示した構成要素は、図示または説明していない入力または出力を持つとしてもよい。
【００３１】
本発明のさまざまな実施形態は、さまざまなプロセスを含むとしてよい。こういったプロセスは、ハードウェア素子によって実行するとしてもよく、または、コンピュータプログラムまたは機械実行可能命令として具現化するとしてもよい。機械実行可能命令は、当該命令がプログラミングされている汎用あるいは特定用途向けのプロセッサあるいは論理回路に当該プロセスを実行させるために利用されるとしてよい。これに代えて、ハードウェアおよびソフトウェアを組み合わせることによってプロセスを実行するとしてよい。
【００３２】
本発明のさまざまな実施形態の一部は、コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品として提供するとしてよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラム命令を格納しており、当該命令は、本発明の実施形態に係るプロセスを実行するようにコンピュータ（または、その他の電子デバイス）をプログラミングするために用いられるとしてよい。機械可読媒体は、これらに限定されないが、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、コンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）および光磁気ディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラム可能リードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能リードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気カードまたは光カード、フラッシュメモリ、または、電子命令を格納するのに適したその他の種類の媒体／機械可読媒体を含むとしてよい。本発明はさらに、コンピュータプログラム製品としてダウンロードされるとしてよい。この場合、当該プログラムは、リモートコンピュータから要求元コンピュータへと転送されるとしてよい。
【００３３】
方法の多くは、最も基本的な形態で説明しているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、任意の方法についてプロセスを追加または削除することが可能であり、説明したメッセージに対して情報を追加または削除することが可能である。多くの点でさらに変形および適応化し得ることが当業者には明らかであろう。具体的な実施形態を挙げているが、これは本発明を制限するためではなく、説明するためである。本発明の実施形態の範囲は、上述した具体例によって決まるのではなく、請求項によってのみ決まるものである。
【００３４】
構成要素「Ａ」が構成要素「Ｂ」に結合されている、という記載は、構成要素「Ａ」が構成要素Ｂに直接結合されているか、または、例えば、構成要素「Ｃ」を介して間接的に結合されていることを意味するとしてよい。明細書または請求項において、「Ａ」という構成要素、特徴、構造、プロセス、または、特性によって、「Ｂ」という構成要素、特徴、構造、プロセス、または、特性が「発生」すると記載する場合、「Ａ」が「Ｂ」の少なくとも一因であるが、「Ｂ」が発生する要因として他の構成要素、特徴、構造、プロセス、または、特性が少なくとも１つ挙げられることを意味する。明細書において構成要素、特徴、構造、プロセス、または、特性が「含まれる場合がある」「含まれるとしてもよい」、または、「含まれ得る」と記載されている場合、この構成要素、特徴、構造、プロセス、または、特性を含むことは必須ではない。明細書または請求項において構成要素の冠詞として「ａ」または「ａｎ」が用いられていても、記載した構成要素が１つのみであることを意味するものではない。
【００３５】
実施形態は、本発明の実施例または一例である。本明細書において「ある実施形態」、「一実施形態」、「一部の実施形態」、または、「他の実施形態」という場合、当該実施形態に関連付けて説明されている特定の特徴、構造、または、特性は、少なくとも一部の実施形態に含まれているが、必ずしも全ての実施形態に含まれてはいないことを意味する。「ある実施形態」、「一実施形態」、または、「一部の実施形態」という表現は繰り返し見られるが、必ずしも全てが同じ実施形態を意味しているものではない。上述の本発明の実施形態例では、複数の特徴を一の実施形態、図面、または、その説明としてまとめている場合があるが、これは分かりやすく開示するためであり、さまざまな創造性のうち１以上を理解する上に役立つようにと考えられているものと理解されたい。しかし、このような開示方法は、請求の対象となる発明が各請求項に明示的に記載されている特徴より多くの特徴を必要とするという意図を反映しているものと解釈されるべきではない。逆に、請求項で反映するように、創造性は、上記で開示した一の実施形態が持つ特徴の全てを利用せずとも得られるものである。このように、請求項を本明細書に組み込むことをここに明確にし、各請求項はそれぞれ、独立した本発明の実施形態である。
【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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【国際調査報告】
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