(57)【要約】  製造コストを抑制しつつ、主信号光に影響を及ぼす迷光の除去を確実に実行できる光導波路素子及び光導波路素子の製造方法を提供する。  本発明の光導波路素子は、シリコン層と、シリコン層の上下に配置された二酸化ケイ素層と、を備え、シリコン層は、リッジ型光導波路と、リッジ型光導波路から所定の距離以上離れて配置された不純物注入領域と、を含むことを特徴とする。
2015098027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層と、前記シリコン層の上下に配置された二酸化ケイ素層と、を備え、
前記シリコン層は、リッジ型光導波路と、前記リッジ型光導波路から所定の距離以上離れて配置された不純物注入領域と、を含むことを特徴とする光導波路素子。
【請求項２】
前記不純物注入領域は、前記シリコン層に電子又は正孔を形成する不純物が注入された領域であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路素子。
【請求項３】
前記不純物は、リン又はボロンであることを特徴とする請求項２に記載の光導波路素子。
【請求項４】
前記シリコン層の底面から所定の高さ以上の部分を、前記不純物注入領域とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光導波路素子。
【請求項５】
前記リッジ型光導波路から第１の距離以上離れた領域と、前記リッジ型光導波路から前記第１の距離よりも短い第２の距離以上離れた領域であって前記シリコン層の底面から所定の高さ以上の部分とを、前記不純物注入領域とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光導波路素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光導波路素子と、
入力された入力光信号と局所発振光生成部が発振した局所光とを干渉させ、複数の出力光信号を出力する干渉部と、を備え、
前記光導波路素子は、前記入力光信号と、前記局所光と、前記複数の出力光信号とを伝送することを特徴とするコヒーレントミキサー。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光導波路素子と、
入力された入力光信号を、変更軸に平行な信号成分である第１の光信号と、前記変更軸に直交する信号成分である第２の光信号とに分離する分離部と、を備え、
前記光導波路素子は、前記入力光信号と、前記第１及び第２の光信号とを伝送することを特徴とする偏波分離器。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光導波路素子を備えるリング共振器と、
光信号を出力する半導体光増幅器と、
入力された光信号を反射するループミラーと、を備え、
前記リング共振器は、前記半導体光増幅器が出力した光信号を所定の波長に変化させ、
前記ループミラーは、前記リング共振器に備わる前記光導波路素子から入力された前記光信号を反射し、前記光導波路素子に戻し、
前記半導体光増幅器は、前記ループミラーによって反射され、前記光導波路素子を伝送された光信号を外部に出力する
ことを特徴とするチューナブルレーザ。
【請求項９】
二酸化ケイ素層の上面にシリコン層を配置し、
前記シリコン層のうち不純物を注入する領域以外の領域の上面に、第１のレジストを配置し、
前記第１のレジストおよび前記シリコン層の上方から、電子又は正孔を形成する不純物を注入し、
前記不純物の注入後に、前記第１のレジストを剥離し、
前記第１のレジストの剥離後に、前記シリコン層のうち、リッジ型光導波路の上面に対応する領域に、第２のレジストを配置し、
前記シリコン層の前記第２のレジストを含む所定の領域についてエッチングを施し、
前記エッチングを施した後に、前記第２のレジストを剥離し、
前記第２のレジストが剥離されたシリコン層の上面に別の二酸化ケイ素層を配置する
ことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
【請求項１０】
二酸化ケイ素層の上面にシリコン層を配置し、
前記シリコン層のうち、リッジ型光導波路を含む凸部の上面に対応する領域に、第２のレジストを配置し、
前記シリコン層の前記第２のレジストを含む所定の領域についてエッチングを施し、
前記エッチングを施した後に、前記第２のレジストを剥離し、
前記第２のレジストの剥離後に、前記シリコン層のうち不純物を注入する領域以外の領域の上面に、第１のレジストを配置し、
前記第１のレジストおよび前記シリコン層の上方から、電子又は正孔を形成する不純物を注入し、
前記不純物の注入後に、前記第１のレジストを剥離し、
前記第１のレジストが剥離されたシリコン層の上面に別の二酸化ケイ素層を配置する
ことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路素子、及び、光導波路素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信技術の大容量化・長距離化は、高速な強度変調信号と波長多重化によって大きく進展してきた。近年では、これに加え、ディジタル信号処理技術の向上により、偏光多重化と多値位相変調技術を用いて、既設の光ファイバ網における伝送容量を飛躍的に増加させることが可能となっている。【０００３】
伝送容量の飛躍的な増加に伴い、光導波路素子は、高機能化や高精度化、小型化が求められている。小型な光導波路素子は、例えば、特許文献１に開示されている。その一方で、光導波路素子は、コスト低減も求められている。これらの相反する要求に答えるため、これまでのガラス導波路に比べて飛躍的な小型化が可能となるシリコン光導波路を実現するべく、多くの技術開発が行われている。シリコン光導波路は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）製造に用いられているＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）プロセス技術を活用して実現できる（非特許文献１参照）。【０００４】
しかし、ガラスによって形成された通信用光ファイバと、シリコンによって形成されたシリコン光導波路素子は、伝搬モードのサイズが大きく異なる。そのため、通信用光ファイバとシリコン光導波路素子との間の光結合が困難である。また、強い光閉じ込め状態となるシリコン光導波路回路の設計も難しく、伝播する光の損失や特性などに多くの課題が存在する。【０００５】
その中で、リッジ型のシリコン光導波路は、小型化を可能としつつ、通信用光ファイバとの結合損失を改善でき、かつ、伝播する光の特性が実用に耐えうるものであり、シリコン光導波路として有望である。【０００６】
特許文献２には、リッジ型のシリコン光導波路を含む光スイッチが開示されている。特許文献２に記載の光スイッチは、光が伝搬する光導波路と、当該光導波路を構成する半導体よりもエネルギーバンド幅の小さい素材で構成される光吸収体を備える。光吸収体は、光導波路以外の部分で漏れ出した光を吸収し、当該漏れ出した光が光導波路に流れ込んでしまうことを防止する。特許文献２には、光導波路がＩｎＰの場合はＩｎＧａＡｓ等を光吸収体とし、光導波路がガラスやニオブ酸リチウム等の素材の場合はクロム等の金属若しくは当該金属のフィラー（粉末）を含有する有機膜、樹脂等を光吸収体とすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３１３７４５号公報
【特許文献２】特開２００４−２６４６３１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒ．Ａ．Ｓｏｒｅｆ  ａｎｄ  Ｊ．Ｐ．Ｌｏｒｅｎｚｏ  “Ａｌｌ−ｓｉｌｉｃｏｎ  ａｃｔｉｖｅ  ａｎｄ  ｐａｓｓｉｖｅ  ｇｕｉｄｅｄ−ｗａｖｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｆｏｒ  １．３  ａｎｄ  １．６μｍ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  Ｖｏｌ．ＱＥ−２２，Ｎｏ．６  ｐ．８７３（１９８６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のとおり、特許文献２には、光吸収体として、光導波路を構成する半導体よりもエネルギーバンド幅の小さい素材を用い、該光導波路から漏れ出した光を吸収している。しかしながら、エネルギーバンド幅の違いにより光を吸収する光吸収体は、光を吸収した際に、新たな光が発光される場合がある。すなわち、特許文献２に記載の光スイッチは、光導波路から漏れ出した光を光吸収体が吸収した後に、新たな光が発光されてしまい、当該新たな光が迷光となる場合がある。このように、特許文献２に記載の光スイッチは、迷光の除去が不十分になるという問題がある。【００１０】
また、特許文献２に記載の光スイッチは、光導波路層とは異なる素材の光吸収体を、当該光導波路層内に形成している。そのため、当該光スイッチを製造するためには、光導波路層において、光導波路の上下左右に異なる素材によって形成される光吸収体を配置する必要があり、ＣＭＯＳプロセス技術におけるレジストパターニングやエッチング、レジスト剥離といったプロセスが増加してしまう。したがって、特許文献２に記載の光スイッチは、その製造に必要なコストが増加してしまうという問題がある。【００１１】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、製造コストを抑制しつつ、主信号光に影響を及ぼす迷光の除去を確実に実行できる光導波路素子及び光導波路素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光導波路素子は、シリコン層と、シリコン層の上下に配置された二酸化ケイ素層と、を備え、シリコン層は、リッジ型光導波路と、リッジ型光導波路から所定の距離以上離れて配置された不純物注入領域と、を含むことを特徴とする。【００１３】
本発明の光導波路素子の製造方法は、シリコン層のうち不純物を注入する領域以外の領域の上面を、第１のレジストで保護し、第１のレジストで保護されたシリコン層の上面方向から、シリコン層内に電子又は正孔を形成する不純物を注入し、不純物の注入後に、第１のレジストを剥離し、第１のレジストの剥離後に、シリコン層のうち、リッジ型光導波路の上面に対応する領域を、第２のレジストで保護し、第２のレジストで保護されたシリコン層のうち、第２のレジストで保護された領域以外の領域について、シリコン層の上面から所定の深さ部分を除去し、所定の深さ部分の除去後に、第２のレジストを剥離することを特徴とする。【００１４】
本発明の光導波路素子の別の製造方法は、二酸化ケイ素層の上面にシリコン層を配置し、シリコン層のうち、リッジ型光導波路を含む凸部の上面に対応する領域に、第２のレジストを配置し、シリコン層の第２のレジストを含む所定の領域についてエッチングを施し、エッチングを施した後に、第２のレジストを剥離し、第２のレジストの剥離後に、シリコン層のうち不純物を注入する領域以外の領域の上面に、第１のレジストを配置し、第１のレジストおよびシリコン層の上方から、電子又は正孔を形成する不純物を注入し、不純物の注入後に、第１のレジストを剥離し、第１のレジストが剥離されたシリコン層の上面に別の二酸化ケイ素層を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光導波路素子によれば、製造コストを抑制しつつ、主信号光に影響を及ぼす迷光の除去を確実に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光導波路素子１の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光導波路素子１の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る光導波路素子１の製造手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１を製造する過程において、Ｓ１０１の時のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１を製造する過程において、Ｓ１０３の時のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１を製造する過程において、Ｓ１０５の時のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１を製造する過程において、Ｓ１０６の時のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１を製造する過程において、Ｓ１０７の時のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の製造手順によって形成されたＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る光導波路素子１の別の製造手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１を製造する別の過程において、Ｓ２０２の時のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１を製造する別の過程において、Ｓ２０３の時のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１を製造する別の過程において、Ｓ２０６の時のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１を製造する別の過程において、Ｓ２０８の時のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係るＳＯＩウェハ２０１の断面図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係るディジタルコヒーレント方式を用いた光受信機のブロック構成図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る９０度ハイブリッドミキサー３０２の構成例を示す図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態に係る偏波分離器３０１の構成例を示す図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態に係るリング共振器を利用したチューナブルレーザ４００の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光導波路素子１の断面図である。図１に示すように、光導波路素子１は、Ｓｉ層１０と、ＳｉＯ２層１１及び１２と、シリコン基板１３とを備える。図１に示すように、本発明の第１の実施形態において、光導波路素子１のＳｉ層１０は、リッジ型光導波路を含む。
【００１９】
ＳｉＯ２層１１及び１２は、図１に示すように、Ｓｉ層１０の上下に設けられる。ＳｉＯ２層１１及び１２は、ＳｉＯ２がＳｉよりも小さい屈折率であることから、伝搬する光をＳｉ層１０に閉じ込める。
【００２０】
Ｓｉ層１０は、図１に示すように凸形状を含み（リッジ型光導波路を含み）、その凸部に光が閉じ込められて伝播する。以下、光が伝播する領域を光導波路１０２と記載する。
【００２１】
光導波路素子１において、Ｓｉ層１０はさらに、所定の領域に不純物が注入された不純物注入領域１０１が設けられる。図１に示すように、Ｓｉ層１０の不純物注入領域１０１は、当該Ｓｉ層１０において、凸部から所定の距離以上離れて設けられる。以下、凸部、および、凸部と不純物注入領域１０１との間に設けられた不純物が注入されていない平坦部を、コア領域１００と記載する。
【００２２】
ここで、不純物注入領域１０１は、コア領域１００に比べて光の吸収係数が増加するため、クラマース・クローニッヒの関係式（Ｋｒａｍｅｒｓ−Ｋｒｏｎｉｇ  ｒｅｌａｔｉｏｎ）により、光の屈折率も変化する。すなわち、Ｓｉ層１０において、コア領域１００と不純物注入領域１０１との境界に屈折率の差が生じるため、光の反射が発生する可能性がある。
【００２３】
したがって、コア領域１００の光導波路を伝搬する主信号光から生じた放射光が、当該境界で反射することもあり得る。当該境界がコア領域１００の光導波路１０２に近い距離に存在すると、反射した光は、光導波路１０２に戻り、主信号光に干渉し、当該主信号光の特性を劣化させてしまう。
【００２４】
そこで、本発明の第１の実施形態の光導波路素子１は、Ｓｉ層１０の不純物注入領域１０１を、凸部から所定の距離以上離れた領域に設け、当該境界を凸部から所定の距離以上離すことで、反射光が主信号光に干渉することを防止する。
【００２５】
不純物注入領域１０１は、例えば、凸部の側面から０．５μｍ以上離れた領域に設けられ、発生した反射光による主信号光への影響を低減する。
【００２６】
不純物注入領域１０１は、コア領域１００以外を伝搬する迷光を除去する。不純物注入領域１０１は、Ｓｉ層１０内に電子又は正孔を形成する不純物を、当該Ｓｉ層１０に注入することで形成され、光を自由キャリア吸収により減衰する。不純物は、例えば、リンやボロンである。リンが不純物の場合には、Ｓｉ層１０内には、電子が形成される。また、ボロンが不純物の場合には、Ｓｉ層１０内には、正孔が形成される。
【００２７】
本発明の第１の実施形態において、Ｓｉ層１０の所定の領域への不純物の導入は、イオン注入による方法や、高温拡散による方法で行う。イオン注入による方法は、不純物注入したい領域以外をマスキングしたウェハに、高真空下で磁場により加速したイオンビームを打ち込むことで、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物を導入する。高温拡散による方法は、拡散したい領域以外をマスキングしたウェハを高温炉へ導入し、マスキングしていないウェハ表面から不純物を拡散させて、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物を導入する。
【００２８】
不純物注入領域１０１を含むＳｉ層１０は、コア領域以外を伝搬する光（迷光）を、当該不純物注入領域１０１により減衰することができる。
【００２９】
上記のとおり、本発明の第１の実施形態の光導波路素子１は、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物が注入された不純物注入領域１０１を含むので、Ｓｉ層１０のコア領域１００以外を伝搬する光（迷光）を自由キャリア吸収により減衰できる。特許文献２に記載されている、エネルギーバンド幅の違いにより光を吸収する光吸収体とは異なり、光を吸収した際に新たな光を発光する可能性が低いので、迷光の除去を確実に行うことができる。
【００３０】
また、本発明の第１の実施形態の光導波路素子１は、Ｓｉ層１０に直接不純物を注入することにより、Ｓｉ層１０内に不純物注入領域１０１を形成する。したがって、特許文献２に記載のように、光導波路層とは異なる素材の光吸収体を、当該光導波路層形成する必要がなく、光導波路素子１の製造に必要なコストを低減することができる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３２】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る光導波路素子１の断面図である。図２に示すように、本発明の第２の実施形態の光導波路素子１のＳｉ層１０も第１の実施形態に係る光導波路素子１と同様に、リッジ型光導波路を含む。
【００３３】
Ｓｉ層１０は、図２に示すように、凸部および不純物が注入されていない平坦部から成るコア領域１００を含み（リッジ型光導波路を含み）、そのコア領域１００に光が閉じ込められて伝播する。光の伝搬モードは、凸部のサイズ（図２における幅Ｗ、高さＨ及び段差ｈ）に応じて決定される。伝搬モードは、図２におけるコア領域１００の所定の領域（光導波路１０２）に閉じ込められ、閉じ込め状態に応じた幅（図２の幅ｗ）に光が存在する。
【００３４】
Ｓｉ層１０は、幅Ｗが１．２μｍ、高さＨが１．５μｍ、段差ｈが０．５μｍの凸形状である場合、光導波路１０２は、伝搬モードが１つであるシングルモード導波路として動作する。上記の凸部のサイズの例（幅Ｗが１．２μｍ、高さＨが１．５μｍ、段差ｈが０．５μｍ）では、光が存在する範囲の幅ｗは、安全距離を含めても６μｍ以下となる。
【００３５】
本発明の光導波路素子１は、Ｓｉ層１０において不要なシリコンが残留している領域に不純物注入領域１０１を設け、スラブ導波路を伝搬する光の強度を自由キャリア吸収により減衰する。
【００３６】
ここで、光導波路素子１を製造する過程では、プラズマとエッチングガスを用いたドライエッチング装置を使用する。当該ドライエッチング装置は、光導波路の配置設計により、エッチング面積が局所的に大きかったり、逆に局所的に小さかったりする場合がある。このような場合、光導波路１０２を形成するウェハ面内のエッチングレート分布や、当該ウェハ全体のエッチングレートが変化してしまい、高精度の光導波路形成が困難である。
【００３７】
そこで、コア領域１００の近傍のみをエッチングすることにより、エッチング面積を小さくして、エッチング面内分布やエッチングレートの安定化を図る。
【００３８】
しかしながら、ウェハに含まれるＳｉ層１０において、エッチングされなかった領域には、シリコンが残留してしまう（シリコン残留領域）。そして、Ｓｉ層１０はＳｉＯ２層１１及び１２によって挟まれるため、当該シリコン残留領域には、光が閉じ込められることとなる。以下、光を伝播させてしまうシリコン残留領域をスラブ領域と記載する。すなわち、Ｓｉ層１０は、光導波路となるコア領域１００以外のスラブ領域に、光を伝播させてしまうスラブ導波路が含まれる。
【００３９】
スラブ導波路に光が存在すると、その光は当該スラブ導波路内に閉じ込められて伝搬し、ほとんど減衰することなく光導波路素子全体に拡がっていく。スラブ導波路を伝搬する光が光導波路１０２を伝搬する主信号光と同波長であれば、当該スラブ導波路を伝搬する光は、光導波路のコア領域１００において、主信号光に干渉し、主信号光の位相や強度を変化させる。その結果、主信号光の品質が劣化してしまう。
【００４０】
スラブ導波路を伝搬する光は、主に、光ファイバからシリコン光導波路素子に光結合するときに発生する。光結合時において結合損失分の未結合光が発生し、当該未結合光がスラブ導波路を伝搬してしまい、シリコン光導波路素子全体に拡がる。また、スラブ導波路を伝搬する光は、光導波路回路において、フィルタ特性上損失が生じるときに発生する。フィルタ特性上の損失は、例えば分岐回路等における損失分として、コア領域１００外へ放射される光（放射光）が発生し、スラブ導波路を伝搬して、シリコン光導波路素子全体に拡がる。
【００４１】
一方で、光導波路素子１において、スラブ領域（コア領域１００以外のシリコン残留領域）をＳｉ層１０から除去するような設計を用いると、レジストパターニングやエッチング、レジスト剥離といった追加のプロセスが必要となり、製造コストが増加してしまう。
【００４２】
そこで、第２の実施形態における光導波路素子１は、Ｓｉ層１０において不要なスラブ領域に不純物を注入し、スラブ導波路を伝搬する光の強度を自由キャリア吸収により減衰させる。不純物は、Ｓｉ層１０のコア領域１００以外の領域に注入される。以下、不純物が注入された領域を不純物注入領域１０１と記載する。不純物注入領域１０１は、コア領域１００と他のコア領域１００との間の領域に設けられ、スラブ導波路を伝搬する光（スラブ伝搬光）を直ちに減衰する。したがって、スラブ伝搬光が発生しても、主信号光には影響を与えない。
【００４３】
不純物による光減衰は、自由キャリア吸収として知られている。伝搬する光の減衰率は、注入する不純物の量の増加によって増大する。伝搬する光の波長が１．３μｍの場合、電子を生成する不純物の濃度が１０１８ｃｍ−３であれば約１１ｄＢ／ｃｍの伝搬損失であり、当該濃度が１０１９ｃｍ−３であれば約１３０ｄＢ／ｃｍの伝搬損失となる。したがって、不純物の濃度が１０１９ｃｍ−３であれば、ほとんどのスラブ伝搬光を除去可能である。
【００４４】
不純物注入領域１０１には、注入された不純物（リンやボロン）により、電子又は正孔が形成される。不純物注入領域１０１を光信号が伝播すると、自由キャリア吸収が発生し、当該光信号は減衰する。自由キャリア吸収は、光を吸収しても熱が発生するだけであり、新たな光を発光しない。したがって、第２の実施形態における不純物流入領域１０１は、迷光の除去を確実に行うことができる。
【００４５】
ここで、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物を導入する方法は、高温拡散による方法と、イオン注入による方法とがある。
【００４６】
高温拡散による方法は、拡散したい領域以外をマスキングしたウェハを高温炉へ導入し、マスキングしていないウェハ表面から不純物を拡散させて、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物を導入する。なお、高温拡散による方法では、ある程度高温になることが必要であり、１０００度以上が望ましく、また、ＳｉＯ２等のハードマスクが必要になる。
【００４７】
イオン注入による方法は、不純物注入したい領域以外をマスキングしたウェハに、高真空下で磁場により加速したイオンビームを打ち込み、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物を導入する。不純物の注入量は、イオン電流により正確に制御することができる。また、注入する深さも、加速電圧により正確に制御することができる。したがって、イオン注入による方法は、所望の量の不純物を、Ｓｉ層１０の所望の位置に正確に導入することができる。
【００４８】
図３は、イオン注入による方法によって、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物を導入して、光導波路素子１を製造する手順を示すフローチャートである。また、図４乃至図９は、イオン注入による方法によって、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物を導入する時のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハ２０１の断面図である。
【００４９】
イオン注入による方法では、まず、ＳＯＩウェハ２０１を形成する（Ｓ１０１：ウェハ形成）。図４は、ＳＯＩウェハ２０１の断面図である。図４に示すように、ＳＯＩウェハ２０１は、シリコン基板１３と、ＳｉＯ２層１１と、Ｓｉ層１０とを含み、シリコン基板１３上に、ＳｉＯ２層１１と、Ｓｉ層１０とが重ねられている。
【００５０】
次に、ＳＯＩウェハ２０１のＳｉ層１０のうち、イオン注入領域以外の領域がレジスト（第１のレジスト）で保護される（Ｓ１０２：レジストパターニング）。その後、ＳＯＩウェハ２０１の上部からイオンビームが打ち込まれ、Ｓｉ層１０にイオンが注入される（Ｓ１０３：イオン注入）。図５は、イオン注入を実行する際の、ＳＯＩウェハ２０１の断面図である。図５に示すように、Ｓｉ層１０の上面のうち、イオン注入領域以外の領域がフォトレジスト２０２で保護され、ＳＯＩウェハ２０１の上部からイオンが注入される。
【００５１】
続いて、ステップ１０２で配置したフォトレジスト２０２が剥離され（Ｓ１０４：レジスト剥離）、その後、Ｓｉ層１０の結晶性が回復される（Ｓ１０５：ＲＴＡ：Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ（結晶性回復））。図６は、レジスト剥離後のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。ＳＯＩウェハ２０１において、Ｓｉ層１０のフォトレジスト２０２で保護されていなかった領域は、イオンが注入された不純物注入領域１０１となる。
【００５２】
続いて、Ｓｉ層１０に凸部を設けるため、凸部の上面となる部分がレジスト２０３で保護される（Ｓ１０６：レジストマスクパターニング）。図７は、レジストマスクパターニング後のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。図７に示すように、ＳＯＩウェハ２０１は、Ｓｉ層１０のイオン注入領域以外の領域のうち、凸部の上面に該当する領域がレジスト２０３で保護される。
【００５３】
続いて、凸部の上面に該当する領域にレジスト２０３が配置されたＳｉ層１０をエッチングし、Ｓｉ層１０のうち所定の深さに該当する部分が除去される（Ｓ１０７：エッチング）。なお、Ｓｉ層１０のうち、Ｓ１０６でレジスト２０３が配置された部分は、エッチングされない。図８は、エッチング後のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。図８に示すように、エッチング後、ＳＯＩ２０１のＳｉ層１０には、凸部が形成される。
【００５４】
最後に、ステップ１０６で保護したレジスト２０３が剥離され（Ｓ１０８：レジスト剥離）、その後、Ｓｉ層１０の上面にＳｉＯ２層１２が成膜される（Ｓ１０９：上層ＳｉＯ２成膜）。図９は、ＳｉＯ２層１２を成膜した後の、ＳＯＩウェハ２０１の断面図であり、図１で示す光導波路素子１となる。
【００５５】
上述した図３で示すプロセスでは、先に不純物をＳｉ層１０に注入し、その後リブ導波路を形成する場合のプロセスである。レジストマスクパターニング時（Ｓ１０２）にＳｉ層１０に段差がないため、当該レジストマスクパターニングの精度が高くなる。一方で、Ｓｉ層１０にイオン注入する際に、下記の図１０を用いて説明する他のプロセスよりも、高いエネルギーが必要となる。
【００５６】
図１０は、イオン注入による方法によって、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物を導入し、光導波路素子１を製造する手順を示すフローチャートである。図１０に示すプロセスでは、先にリブ導波路（凸形状）を形成し、その後、不純物をＳｉ層１０に注入する。また、図４、図９及び図１１乃至図１４は、イオン注入による方法によって、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物を導入する場合のＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハ２０１の断面図である。
【００５７】
まず、ＳＯＩウェハ２０１を形成する（Ｓ２０１）。なお、形成するＳＯＩウェハは、図４で示すものと同様である。
【００５８】
次に、Ｓｉ層１０に凸部を設けるため、凸部の上面となる部分をレジスト２０３で保護する（Ｓ２０２：レジストマスクパターニング）。図１１は、レジストマスクパターニング後のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。図１１に示すように、ＳＯＩウェハ２０１のＳｉ層１０のうち、凸部の上面に該当する領域がレジスト２０３で保護される。
【００５９】
続いて、Ｓｉ層１０に凸部を設けるため、Ｓｉ層１０をエッチングし、Ｓｉ層１０のうち所定の深さ（長さ）に該当する部分が除去される（Ｓ２０３：エッチング）。なお、Ｓｉ層１０のうち、Ｓ２０２でレジスト２０３が配置された部分はエッチングされない。図１２は、エッチング後のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。図１２に示すように、エッチング後、ＳＯＩ２０１のＳｉ層１０には、凸部が形成される。その後、Ｓ２０２で配置したレジスト２０３が剥離される（Ｓ２０４：レジスト剥離）。
【００６０】
続いて、ＳＯＩウェハ２０１のＳｉ層１０のうち、イオン注入領域以外の領域がレジストで保護される（Ｓ２０５：レジストパターニング）。その後、ＳＯＩウェハ２０１の上部からイオンビームが打ち込まれ、Ｓｉ層１０にイオンが注入される（Ｓ２０６：イオン注入）。図１３は、イオン注入を実行する際の、ＳＯＩウェハ２０１の断面図である。図１３に示すように、Ｓｉ層１０の上面のうち、イオン注入領域以外の領域がフォトレジスト２０２で保護され、ＳＯＩウェハ２０１の上部からイオンが注入される。
【００６１】
続いて、ステップ２０４で配置したフォトレジスト２０２が剥離され（Ｓ２０７：レジスト剥離）、その後、Ｓｉ層１０の結晶性が回復される（Ｓ２０８：結晶性回復（ＲＴＡ））。図１４は、レジスト剥離後のＳＯＩウェハ２０１の断面図である。ＳＯＩウェハ２０１において、Ｓｉ層１０のフォトレジスト２０２で保護されていなかった領域は、イオンが注入された不純物注入領域１０１となる。
【００６２】
最後に、Ｓｉ層１０の上面にＳｉＯ２層１２が成膜される（Ｓ２０９：ＳｉＯ２成膜）。先にリブ導波路（凸形状）を形成し、その後不純物をＳｉ層１０に注入する場合のプロセスにおいて、ＳｉＯ２層１２を成膜した後のＳＯＩウェハ２０１の断面図は、図９で示す光導波路素子１と同様である。
【００６３】
図４及び図９乃至図１４に示すプロセスでは、Ｓ２０３において先にＳｉ層１０が削られるので、その分Ｓｉ層１０にイオン注入するエネルギーを低くすることができる。一方で、レジストマスクパターニング時（Ｓ２０４）にＳｉ層１０に段差があり、当該レジストマスクパターニングの精度が低くなる。
【００６４】
なお、上記のプロセスでは、Ｓｉ層１０の結晶性がイオン注入後に損なわれるが、ＲＴＡを用いて短時間で結晶性の回復でき、また、イオン注入は光導波路以外の領域で行うため、伝搬する光へのシリコン結晶性の影響は考慮する必要がない。また、イオン注入後に高温拡散処理を実行することで、Ｓｉ層１０の厚さ（高さ）方向全体へ不純物を導入することが可能となる。なお、高温拡散処理を実行すると、Ｓｉ層１０の結晶性回復も同時に実行される。
【００６５】
上記のとおり、本発明の第２の実施形態の光導波路素子１は、Ｓｉ層１０の所定の領域に不純物が注入された不純物注入領域１０１を含むので、Ｓｉ層１０のコア領域１００以外を伝搬する光（迷光）を自由キャリア吸収により減衰することができる。また、当該光導波路素子１は、Ｓｉ層１０に直接不純物を注入することにより、Ｓｉ層１０内に不純物注入領域１０１を形成するため、光導波路素子１の製造に必要なコストを低減することができる。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
図１５を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図１５は、本発明の第３の実施形態におけるＳＯＩウェハ２０１の断面図である。図１５に示すように、本発明の第３の実施形態の光導波路素子１のＳｉ層１０も、第１および第２の実施形態で説明した光導波路素子１と同様に、リッジ型光導波路を含む。
【００６７】
図１５に示すように、本発明の第３の実施形態の光導波路素子１は、Ｓｉ層の底面から所定の高さの領域（Ｓｉ層１０の上部の領域、Ｓｉ層１０の表面近くの領域）に対して、不純物を導入する。図１５の例において、不純物注入領域１０１は、Ｓｉ層１０のスラブ領域の上部の（表面から）０．２μｍだけに設けられる。
【００６８】
上記で説明したように、Ｓｉ層１０において、コア領域１００と不純物注入領域１０１との境界に屈折率の差が生じるため、光の反射が発生する可能性があり、反射光が主信号に干渉することによって、当該主信号光の特性が劣化する。
【００６９】
そこで、本発明の第３の実施形態の光導波路素子１は、不純物注入領域１０１を、Ｓｉ層１０の底面から所定の高さ以上の領域（Ｓｉ層１０の上部の領域、Ｓｉ層１０の表面近くの領域）に設ける。Ｓｉ層１０の底面から所定の高さ以上の領域だけに不純物注入領域１０１を設けることで、コア領域１００と不純物注入領域１０１との境界の面積を減少させ、コア領域１００の光導波路１０２に戻る反射波の発生を抑制する。
【００７０】
一方、スラブ導波路を伝搬する光（迷光）は、コア領域１００以外（スラブ領域）に強く閉じ込められて存在するため、不純物注入領域１０１がスラブ領域の上部（表面部分）だけであっても、当該迷光を除去することができる。
【００７１】
スラブ領域の上部にだけ不純物を注入する場合、注入する不純物の量は、スラブ領域全体を不純物注入領域１０１とする場合よりも多いほうが、迷光を効率よく除去できる。
【００７２】
なお、Ｓｉ層１０のスラブ領域の上部（表面）だけに不純物を注入する場合、イオン注入による方法において、イオンビームを打ち込むためのエネルギーを低減することができたり、高温拡散が不要になったりするなど、製造コストを抑制することもできる。
【００７３】
上記のとおり、本発明の第３の実施形態の光導波路素子１は、スラブ領域の上部にだけ不純物を注入するので、光導波路１０２を伝搬する主信号光に干渉する反射光の発生を抑制することができる。
【００７４】
＜第４の実施形態＞
図１６を用いて、本発明の第４の実施形態について説明する。図１６は、本発明の第４の実施形態におけるＳＯＩウェハ２０１の断面図である。図１６に示すように、本発明の第４の実施形態の光導波路素子１のＳｉ層１０も、リッジ型光導波路を含む。
【００７５】
図１６に示すように、本発明の第４の実施形態は、上記で説明した第２の実施形態と、第３の実施形態を組み合わせた実施形態である。本発明の第４の実施形態における光導波路素子１は、（１）凸部の側面から第２の距離以上離れた領域に、不純物注入領域１０１を設ける。また、光導波路素子１において、（２）不純物注入領域１０１は、凸部の側面から第２の距離よりも長い第１の距離以下の領域では、シリコン層の底面から所定の高さ以上の領域のみに配置されている。
【００７６】
上記のとおり、スラブ領域において、コア領域１００に近い領域（第１の距離よりも短い第２の距離以上離れた領域）では、Ｓｉ層１０の底面から所定の高さの領域（Ｓｉ層１０の上部の領域、Ｓｉ層１０の表面近くの領域）に対して、不純物を導入する。そのため、光導波路素子１は、コア領域１００と不純物注入領域１０１との境界の面積を減少させ、コア領域１００の光導波路１０２に戻る反射波の発生を抑制できる。
【００７７】
一方、スラブ領域において、コア領域１００から離れた領域では、Ｓｉ層１０全体に不純物を導入する。Ｓｉ層１０全体に不純物が注入されているので、不純物注入領域１０１による迷光の減衰率は大きくなる。一方で、コア領域１００と不純物注入領域１０１との境界が、コア領域１００から所定の距離（第１の距離）以上離れているので、反射光による主信号光への影響が低減される。
【００７８】
上記のような光導波路素子１の構成は、イオン注入による方法において、イオンビームを打ち込むためのエネルギーを変化させることにより実現できる。Ｓｉ層１０において、コア領域１００に近い領域では、コア領域１００から離れた領域に比べ、イオンビームを打ち込むためのエネルギーが低減される。
【００７９】
上記のとおり、本発明の第４の実施形態の光導波路素子１は、コア領域１００に近い領域では反射波の発生を抑制でき、かつ、コア領域１００から離れた領域では迷光を確実に除去しつつ反射光による主信号光への影響を低減させることができる。
【００８０】
＜第５の実施形態＞
図１７を用いて、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００８１】
本発明の第５の実施形態は、光導波路素子１を、コヒーレントミキサー（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｍｉｘｅｒ）に適用した実施形態である。ここで、コヒーレントミキサーは、シリコンを用いて形成すると小型化できる。しかしながら、シリコンは光の減衰度が低く、当該シリコン内を迷光が伝搬し、主信号光に影響を与える可能性が高まるという問題が生じる。そこで、当該問題を解決するため、本発明の第１乃至第４の実施形態の光導波路素子１をコヒーレントミキサーに適用する。これにより、当該コヒーレントミキサー内を伝搬する迷光を減衰させ、当該迷光が主信号光に影響を与えることを抑制する。
【００８２】
本発明の第５の実施形態におけるコヒーレントミキサーは、例えば、下記で説明するディジタルコヒーレント方式を用いた光受信機内の９０度ハイブリッドミキサーに適用できるが、当該９０度ハイブリッドミキサーへの適用に限られるものではない。
【００８３】
光ディジタルコヒーレント方式では、位相変調信号を２つの直交する偏波で伝搬させることにより、高速の光伝送を実現する。当該光ディジタルコヒーレント方式において、光信号の受信側は、受信した位相変調信号に局発光を干渉させて複数（例えば、８個）の光信号を出力し、当該出力した光信号を電気信号に変換する。当該電気信号は、さらにディジタル信号に変換された後、ディジタル信号処理部において復調処理が施され、ビット列が復元される。
【００８４】
図１７は、ディジタルコヒーレント方式を用いた光受信機の構成例を示すブロック図である。まず、受信光信号と、局所発振光生成部３００により送出された受信光信号と同一周波数帯の局所発振光とが、偏波分離器３０１に入力される。局所発振光生成部３００は、予め設定された周波数の局所発振光を送出する。
【００８５】
偏波分離器３０１は、受信光信号と局所発振光とを、偏光軸に平行な信号成分（Ｘ偏波信号）、及び、偏光軸に直交する信号成分（Ｙ偏波信号）に分離する。なお、送信側の光信号の周波数の値と受信側の局所発振光の周波数の値とは、例えば、管理者が予め決めておき、それぞれの光源に対してその周波数を設定する。
【００８６】
その後、受信光信号は局所発振光と合わせて、コヒーレントミキサーと呼ばれる９０度ハイブリッドミキサー３０２に入力される。９０度ハイブリッドミキサー３０２から出力される８個の光信号は、光電変換部３０３−１〜３０３−４により電気信号に変換され、さらにＡＤコンバータ（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３０４−１〜３０４−４によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。
【００８７】
このようにして生成された４個のディジタル信号は、受信光信号のうち、９０度ハイブリッドミキサー３０２の偏光軸に平行な信号成分（Ｘ偏波信号）の実数部および虚数部と、９０度ハイブリッドミキサー３０２の偏光軸に直交する信号成分（Ｙ偏波信号）の実数部および虚数部に相当する信号である。ＡＤＣ３０４−１〜３０４−４により生成されたディジタル信号は、ディジタル信号処理部３０５により復調処理が施された後、最終的にシンボル識別部３０６−１〜３０６−２によりビット列が復元される。
【００８８】
上記のように、光ディジタルコヒーレント方式では、光信号の受信側は、受信した位相変調信号と、局所発振光生成部３００からの光信号（ローカル発振器信号）とを干渉させるコヒーレントミキサーと呼ばれる９０度ハイブリッドミキサー３０２を備える必要がある。ここで、９０度ハイブリッドミキサー３０２は、ディジタル信号処理部３０５における信号復調時の誤差を抑えるために、出力する複数の光信号の特性劣化を抑制する必要がある。すなわち、当該９０度ハイブリッドミキサー３０２では、主信号光に迷光が干渉してしまい、当該主信号光の特性が劣化してしまうことを抑制する必要がある。
【００８９】
そこで、本発明の第５の実施形態では、９０度ハイブリッドミキサー３０２において、所定の領域に不純物注入領域１０１を設け、迷光を確実に減衰し、主信号光の特性の劣化を抑制する。
【００９０】
図１８は、本発明の第５の実施形態における９０度ハイブリッドミキサー３０２の構成例を示す図である。図１８は、受信した光信号と局発光とを干渉させ、８個の光出力信号を得る場合の９０度ハイブリッドミキサー３０２の構成例である。９０度ハイブリッドミキサー３０２は、主信号光が伝搬するコア領域１００以外の領域に不純物が注入され、不純物注入領域１０１が設けられる。すなわち、当該９０度ハイブリッドミキサー３０２において、受信した光信号の光導波路、局所光の光導波路、受信した光信号と局所光とが干渉する箇所及び干渉光の光導波路が存在するコア領域１００以外の領域に、不純物を注入する。該不純物注入領域１０１は、９０度ハイブリッドミキサー３０２内を伝搬する迷光を減衰し、受信した光信号、局所光及び干渉光に対する当該迷光の影響を抑制するので、光出力信号の特性の劣化が抑制される。
【００９１】
上記のとおり、本発明の第５の実施形態では、コヒーレントミキサーと呼ばれる９０度ハイブリッドミキサー３０２内の所定の領域を不純物注入領域１０１として、迷光を減衰するので、光出力信号の特性の劣化を抑制することができる。
【００９２】
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態は、光導波路素子１を、偏波分離器に適用した実施形態である。
【００９３】
本発明の第６の実施形態における偏波分離器は、例えば図１７に示すディジタルコヒーレント方式を用いた光受信機内の偏波分離器３０１（ＰＢＳ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）に適用できるが、当該適用に限られるものではない。なお、本発明の第６の実施形態におけるディジタルコヒーレント方式を用いた光受信機の構成例は、図１７に示す本発明の第６の実施形態と同様である。
【００９４】
ここで、偏波分離器３０１は、シリコンを用いて形成すると小型化できる。しかしながら、シリコンは光の減衰度が低く、当該シリコン内を迷光が伝搬し、主信号光に影響を与える可能性が高まるという問題が生じる。そこで、当該問題を解決するため、本発明の第１乃至第４の実施形態の光導波路素子１を偏波分離器３０１に適用して、当該偏波分離器内３０１を伝搬する迷光を減衰することにより、当該迷光が主信号光に影響を与えることを抑制する。
【００９５】
本発明の第５の実施形態で説明したように、光ディジタルコヒーレント方式では、９０度ハイブリッドミキサー３０２に受信した光信号と局所光とが入力される前に、各光は、Ｘ偏波信号とＹ偏波信号とに分離する偏波分離器３０１に入力される。
【００９６】
上述したように、ディジタルコヒーレント方式では、ディジタル信号処理部３０５における信号復調時の誤差を抑えるために、出力する複数の光信号の特性劣化を抑制する必要がある。したがって、９０度ハイブリッドミキサー３０２と同様、偏波分離器３０１においても、主信号光に迷光が干渉してしまい、当該主信号光の特性が劣化してしまうことを抑制する必要がある。
【００９７】
そこで、本発明の第６の実施形態では、偏波分離器３０１にも不純物注入領域１０１を設け、迷光を確実に減衰し、主信号光の特性の劣化を抑制する。
【００９８】
図１９は、本発明の第６の実施形態に係る偏波分離器３０１の構成例を示す図である。偏波分離器３０１は、入力された光信号を、偏光軸に平行な信号成分（Ｘ偏波信号）と、偏光軸に直交する信号成分（Ｙ偏波信号）とに分離する。
【００９９】
偏波分離器３０１は、入力された光信号の導波路が存在するコア領域以外の領域と、偏波分離された後の光出力信号の導波路が存在するコア領域以外の領域とに、不純物が注入され、不純物注入領域１０１が設けられる。当該不純物注入領域１０１は、偏波分離機３０１内で発生する反射光や散乱光（迷光）を減衰し、主信号光に対する当該迷光の影響を抑制する。
【０１００】
上記のとおり、本発明の第６の実施形態では、偏波分離器３０１内の所定の領域を不純物注入領域１０１として迷光を減衰するため、光出力信号の特性の劣化を抑制することができる。
【０１０１】
＜第７の実施形態＞
図２０を用いて、本発明の第７の実施形態について説明する。
【０１０２】
本発明の第７の実施形態は、光導波路素子１を、チューナブルレーザ（波長可変レーザ）に適用した実施形態である。
【０１０３】
ここで、チューナブルレーザは、シリコンを用いて形成すると小型化できる。しかしながら、シリコンは光の減衰度が低く、当該シリコン内を迷光が伝搬し、主信号光に影響を与える可能性が高まるという問題が生じる。
【０１０４】
また、チューナブルレーザは、光の波長を変化させるリング共振器における光導波路の長さが長くなるため、迷光が発生しやすいという問題がある。
【０１０５】
さらに、チューナブルレーザは、主信号光が伝搬する光導波路と、ループミラーなどの他の要素との結合点や反射点が多いため、迷光が発生しやすいという問題もある。
【０１０６】
そこで、当該問題を解決するため、本発明の第１乃至第４の実施形態の光導波路素子１をチューナブルレーザに適用して、当該チューナブルレーザ内を伝搬する迷光を減衰することにより、当該迷光が主信号光に影響を与えることを抑制する。
【０１０７】
本発明の第７の実施形態におけるチューナブルレーザは、例えば図１７に示すディジタルコヒーレント方式を用いた光受信機内の局所発振光生成部３００に適用できるが、当該適用に限られるものではない。
【０１０８】
図２０は、リング共振器を利用したチューナブルレーザ４００の構成例である。図２０に示すように、チューナブルレーザ４００は、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）４０１と、リング共振器４０２と、ループミラー４０３とを備える。
【０１０９】
チューナブルレーザ４００は、ＳＯＡ４０１から出力された光がリング共振器４０２に入力され、終端のループミラー４０３で反射されて、ＳＯＡ４０１に戻ってきて出力される。その際、リング共振器４０２に取り付けられたヒータ４０４に通電することでリング導波路の温度を変化させ、実効屈折率を変化させることによって、出力光を所望の波長にチューニングする。
【０１１０】
上述したチューナブルレーザ４００は、リング共振器４０２におけるリング導波路の距離が長く、反射光や散乱光が発生する箇所が多い。そのため、リング導波路を伝搬する主信号光が、当該反射光や散乱光の影響（干渉）を受けやすい。
【０１１１】
そこで、本発明の第７の実施形態では、チューナブルレーザ４００の所定の領域に不純物を注入し、反射光や散乱光などの迷光を不純物注入領域１０１により確実に減衰し、主信号光の特性の劣化を抑制する。
【０１１２】
チューナブルレーザ４００は、リング導波路が存在するコア領域１００以外の領域に不純物が注入され、不純物注入領域１０１が設けられる。当該不純物注入領域１０１は、チューナブルレーザ４００内で発生する反射光や散乱光（迷光）を減衰し、主信号光に対する当該迷光の影響を抑制する。
【０１１３】
上記のとおり、本発明の第７の実施形態では、チューナブルレーザ４００内の所定の領域（リング導波路の存在する領域以外の領域）を不純物注入領域１０１とすることにより、迷光を減衰するので、光出力信号の特性の劣化を抑制できる。
【０１１４】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【０１１５】
［付記１］
シリコン層に形成されたリッジ型光導波路と、
前記シリコン層において、前記リッジ型光導波路から所定の距離以上離れた領域に、前記シリコン層内に電子又は正孔を形成する不純物を注入した不純物注入領域を設けることを特徴とする光導波路素子。
【０１１６】
［付記２］
前記シリコン層の底面から所定の高さ以上の部分を、前記不純物注入領域とすることを特徴とする付記１に記載の光導波路素子。
【０１１７】
［付記３］
前記リッジ型光導波路から第１の距離以上離れた領域と、前記リッジ型光導波路から前記第１の距離よりも短い第２の距離以上離れた領域であって前記シリコン層の底面から所定の高さ以上の部分とを、前記不純物注入領域とすることを特徴とする付記１又は２のいずれかに記載の光導波路素子。
【０１１８】
［付記４］
前記不純物は、リン又はボロンであることを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の光導波路素子。
【０１１９】
［付記５］
前記シリコン層の上下に、二酸化ケイ素層が設けられることを特徴とする付記１乃至４のいずれかに記載の光導波路素子。
【０１２０】
［付記６］
付記１乃至５のいずれかに記載の光導波路素子と、
入力された入力光信号と局所発振光生成部が発振した局所光とを干渉させ、複数の出力光信号を出力する干渉部と、を備え、
前記光導波路素子は、前記入力光信号と、前記局所光と、前記複数の出力光信号とを伝送することを特徴とするコヒーレントミキサー。
【０１２１】
［付記７］
付記１乃至５のいずれかに記載の光導波路素子と、
入力された入力光信号を、変更軸に平行な信号成分である第１の光信号と、前記変更軸に直交する信号成分である第２の光信号とに分離する分離部と、を備え、
前記光導波路素子は、前記入力光信号と、前記第１及び第２の光信号とを伝送することを特徴とする偏波分離器。
【０１２２】
［付記８］
付記１乃至５のいずれかに記載の光導波路素子を備えるリング共振器と、
光信号を出力する半導体光増幅器と、
入力された光信号を反射するループミラーと、を備え、
前記リング共振器は、前記半導体光増幅器が出力した光信号を所定の波長に変化させ、
前記ループミラーは、前記リング共振器に備わる前記光導波路素子から入力された前記光信号を反射し、前記光導波路素子に戻し、
前記半導体光増幅器は、前記ループミラーによって反射され、前記光導波路素子を伝送された光信号を外部に出力する
ことを特徴とするチューナブルレーザ。
【０１２３】
［付記９］
シリコン層のうち不純物を注入する領域以外の領域の上面を、第１のレジストで保護し、
前記第１のレジストで保護された前記シリコン層の上面方向から、前記シリコン層内に電子又は正孔を形成する不純物を注入し、
前記不純物の注入後に、前記第１のレジストを剥離し、
前記第１のレジストの剥離後に、前記シリコン層のうち、リッジ型光導波路の上面に対応する領域を、第２のレジストで保護し、
前記第２のレジストで保護された前記シリコン層のうち、前記第２のレジストで保護された領域以外の領域について、前記シリコン層の上面から所定の深さ部分を除去し、
前記所定の深さ部分の除去後に、前記第２のレジストを剥離する
ことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
【０１２４】
［付記１０］
シリコン層のうち、リッジ型光導波路の上面に対応する領域を、第２のレジストで保護し、
前記第２のレジストで保護された前記シリコン層のうち、前記第２のレジストで保護された領域以外の領域について、前記シリコン層の上面から所定の深さ部分を除去し、
前記所定の深さ部分の除去後に、前記第２のレジストを剥離し、
前記第２のレジストの剥離後に、前記シリコン層のうち前記シリコン層内に電子又は正孔を形成する不純物を注入する領域以外の領域の上面を、第１のレジストで保護し、
前記第１のレジストで保護された前記シリコン層の上面方向から不純物を注入し、
前記不純物の注入後に、前記第１のレジストを剥離する
ことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
【０１２５】
［付記１１］
前記第１のレジストで保護する領域は、前記リッジ型光導波路の側面に対応する位置から所定の距離以内の領域であることを特徴とする付記９又は付記１０に記載の光導波路素子の製造方法。
【０１２６】
［付記１２］
前記不純物の注入は、前記シリコン層の底面から所定の高さ以上の部分に行うことを特徴とする付記９乃至１１のいずれかに記載の光導波路素子の製造方法。
【０１２７】
［付記１３］
前記不純物の注入は、前記不純物を注入する領域であって、前記リッジ型光導波路の側面に対応する位置から所定の距離以内の領域では、前記シリコン層の底面から所定の高さ以上の部分に行うことを特徴とする付記９乃至１２のいずれかに記載の光導波路素子の製造方法。
【０１２８】
［付記１４］
前記不純物は、リン又はボロンであることを特徴とする付記９乃至１３のいずれかに記載の光導波路素子の製造方法。
【０１２９】
［付記１５］
前記シリコン層の上下に、二酸化ケイ素層を設けることを特徴とする付記９乃至１４のいずれかに記載の光導波路素子の製造方法。
【０１３０】
本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。また、この出願は、２０１３年１２月２５日に出願された日本出願特願２０１３−２６７１９３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本願発明に係る光導波路素子は、ＣＭＯＳプロセス技術を活用して製造されたシリコン光導波路が配置された光部品に広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１０    Ｓｉ層
１１、１２    ＳｉＯ２層
１３    シリコン基板
１００    コア領域
１０１    不純物注入領域
１０２    光導波路
２０１    ＳＯＩウェハ
２０２    レジスト
２０３    レジスト
３００    局所発振光生成部
３０１、３０１−１、３０１−２    偏波分離器
３０２    ９０度ハイブリッドミキサー
３０３    光電変換部
３０４    ＡＤＣ
３０５    ディジタル信号処理部
３０６    シンボル識別部
４００    チューナブルレーザ
４０１    ＳＯＡ
４０２    リング共振器
４０３    ループミラー
４０４    ヒータ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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