光導波路用電気接点装置
【課題】光導波路用電気接点装置を提供する。
【解決手段】光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）は、光エネルギーを伝播するように構成された導波路（１２０）と、電気接点面（１０５，４０１）と、光導波路（１２０）の第１の面から延在して電気接点面（１０５，４０１）と電気通信する半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）とを含む。
半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）は、光エネルギーを導波路（１２０）に実質的に閉じ込めるように構成された形状を有する。
【解決手段】光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）は、光エネルギーを伝播するように構成された導波路（１２０）と、電気接点面（１０５，４０１）と、光導波路（１２０）の第１の面から延在して電気接点面（１０５，４０１）と電気通信する半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）とを含む。
半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）は、光エネルギーを導波路（１２０）に実質的に閉じ込めるように構成された形状を有する。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
電子装置間のデジタル・データを、長い距離にわたり及び隣り合った回路基板間の両方で伝送するために、しばしば光ビームまたは光信号が使用される。
光ビームは、データを伝えるために必要に応じて変調されることがある。
光信号は、位置または動き検出、測定などを含む他の目的のために使用されることもある。
【０００２】
その結果、光学技術は、最新の電子回路において重要な役割を果たし、多くの電子装置は光学部品を使用している。
そのような光学部品の例には、発光ダイオードやレーザなどの光源、導波路、光ファイバ、レンズや他の光学素子、光検出器や他の光センサ、感光半導体などがある。
【０００３】
いくつかの光学用途では、所望のタスクを達成するために光導波路が電流と共に使用される。
例えば、導波路変調器において、電子信号が、電気光学効果または電荷注入によって導波路材料の屈折率を変調し、導波路構成により光信号を位相または振幅変調させる。
別の例として、導波路に組み込まれた光検出器が、導波路内にある光信号を表す電気信号を出力することができる。
そのような導波路装置は、電荷を選択的に注入、除去または測定することができる少なくとも１つの電気接点に対する電気接続を必要とする。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
添付図面は、本明細書で述べ本明細書の一部である原理の様々な実施形態を示す。
図示した実施形態は単なる例であり、請求項の範囲を制限しない。
【０００５】
【図１】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図２】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図３】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図４】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図５】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図６Ａ】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図６Ｂ】本明細書で述べた原理による半導体電気相互接続構造の例示的な実施形態の一部分の平面図である。
【図６Ｃ】本明細書で述べた原理による半導体電気相互接続構造の例示的な実施形態の一部分の平面図である。
【図７】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図８】本明細書で述べた原理による光学装置を製造する例示的な方法を示すフローチャートである。
【０００６】
図面の全体にわたって、同一の参照番号は類似している要素を指すが、必ずしも同一とは限らない。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
前述のように、光導波路は、多くの用途に使用することができ、多くの場合、光導波路はその意図された機能を正確に実行するために、１つまたは複数の電気接点における電荷の選択的な注入、除去または測定を必要とする。
多くの場合、そのような電気接点は金属である。
【０００８】
半導体光導波路は、一般に、半導体基板上に付着された酸化物層内に、特定の幾何学的特性および寸法を有する半導体構造を成長させることによって形成される。
半導体構造の一部分には、電子キャリア（すなわち、電子、ホール、またはこれらの両方）がドープされる場合がある。
しかしながら、半導体導波路に電荷を選択的に注入またはそこから除去したいとき、金属電極を導波路と直接物理接触させて配置することによって大きな問題が起こる場合がある。
具体的には、半導体材料内の光伝播領域のすぐ近くの金属は、最も著しくは吸収を増やすことにより、導波路によって支援される光学モードに大きな影響を及ぼすことがある。
この吸収の増大は、マイクロリングのようなきわめて共鳴性の高い構造を利用した装置、またはマッハ−ツェンダー変調器のような長い伝播長を有する装置では、回避されなければならない。
【０００９】
前述の問題と先行技術の限界を克服するために、本明細書は、光エネルギーを伝播するように構成された導波路と半導体電気相互接続とを有する光学装置を開示する。
半導体電気相互接続は、光導波路の第１の面から延在し、電気接点面に電気的に接続される。
半導体電気相互接続は、光エネルギーを導波路内部に実質的に閉じ込めるように構成された形状を有し、その結果、光学モードが電気接点面に達しない。
【００１０】
本明細書と添付の特許請求の範囲で使用されるとき、用語「光エネルギー」は、ほぼ１０ナノメートル〜５００ミクロンの波長を有する放射エネルギーを指す。
そのように定義された光エネルギーには、紫外線、可視光、および赤外線があるが、これらに限定されない。
光エネルギー・ビームは、本明細書では「光ビーム」または「光学ビーム」と呼ばれることがある。
本明細書と添付の特許請求の範囲で使用されるとき、用語「電気相互接続」は、広義には、電流が光学素子まで伝播する電気経路の一部分を結合する構成要素を指す。
電気相互接続は、電荷キャリアが光導波路に注入されるかそこから除去されるように電流をガイドまたは方向変更してもよい。
用語「半導体電気相互接続」は、半導体材料で製造された電気相互接続を指す。
半導体電気相互接続には、半導体材料が電流を通す能力を改善するために電子供与体や電子受容体などの不純物がドープされる場合がある。
【００１１】
以下の説明では、説明を目的として、本システムと方法の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を示す。
しかしながら、本システムと方法が、これらの具体的な詳細なしに実施できることは当業者に明らかであろう。
本明細書における「一実施形態」、「一例」または類似の文言の言及は、その実施形態または例と関連して記述された特定の機能、構造または特徴が、少なくともその一つの実施形態に含まれるが、必ずしも他の実施形態には含まれるとは限らないことを意味する。
本明細書内の様々な場所における語句「一実施形態では」または類似の語句は、必ずしもすべて同じ実施形態を指すとは限らない。
【００１２】
次に、本明細書で開示される原理が、例示的な光学装置および光学装置の製造方法に関して説明される。
【００１３】
例示的な光学装置
次に図１を参照して、例示的光学装置（１００）の断面図を示す。
光学装置（１００）は、光エネルギーを伝播するように構成された光導波路（１２０）を含む。
光導波路（１２０）は、半導体材料で製造される。
本明細書による光導波路（１２０）の適切な半導体材料の例には、シリコン、ゲルマニウム、およびガリウムひ素があるが、これらに限定されない。
光導波路（１２０）は、実質的に真性の半導体材料の中央部分（１２１）と、ドープ半導体材料の側部分（１３０，１３５）とを含んでもよい。
例えば、光導波路（１２０）は、ｎ−ｉ−ｎ型、即ち、中央部分（１２１）が実質的に真性で側部分（１３０，１３５）にｎ型電子供与体不純物がドープされた周知の構成でよい。
他の実施形態では、光導波路（１２０）は、ｎ−ｉ−ｐ型（真性中央部分が、ｎ型不純物がドープされた一方の側部分と、ｐ型不純物がドープされた別の側部分とを有する）、ｐ−ｉ−ｐ（真性中央部分が、ｐ型不純物がドープされた両側部分を有する）、または当該技術分野で既知の他の構成のいずれでもよい。
【００１４】
半導体光導波路（１２０）を含む光学装置（１００）の構成要素は、この例では、半導体基板（１４５）上に作製される。
光導波路（１２０）は、半導体基板（１４５）上に成長または付着された酸化物材料（１４０）上に作製される。
光導波路（１２０）が実質的に酸化物によって取り囲まれるように、光導波路（１２０）上に追加の酸化物材料が配置される。
いくつかの実施形態では、この酸化物は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）でよい。
他の実施形態では、導波路（１２０）を絶縁するために酸化物以外の他の絶縁材料を使用してもよい。
追加の実施形態では、絶縁基板が使用されてもよい。
中央部分内の真性半導体材料（１２１）、ドープ側部分（１３０，１３５）および酸化物材料（１４０）の光屈折率は、特定の波長または波長範囲の光エネルギーが、光導波路（１２０）の中央部分（１２１）内に実質的に閉じ込められるようなものである。
この図では、光導波路（１２０）の光学モード（１２５）の近似は、点線の円として示されている。
この光学モード（１２５）は、中央部分（１２１）、ドープ側部分（１３０，１３５）、および酸化物材料（１４０）の幾何学的特性と複素屈折率の関数である。
【００１５】
他の実施形態では、光導波路（１２０）は、別のタイプの誘電材料または真空によって取り囲まれてもよい。
しかしながら、任意の誘電材料、導波路（１２０）の中央部分（１２１）内の真性半導体材料、および導波路（１２０）のドープ側部分（１３０，１３５）の屈折率は、導波路（１２０）内を伝播する光エネルギーが、導波路（１２０）の中央部分（１２１）内に実質的に閉じ込められるようなものでなければならない。
【００１６】
いくつかの実施形態では、導波路（１２０）は、リング共振器やファブリー・ペロ共振器などの光共振器内の構成要素として使用されてもよい。
これらの実施形態では、レーザと変調器を含むものだけでなく、導波路（１２０）の光学特性のいくつかを選択的に変更するために光導波路（１２０）内の電界を作成または修正することが望ましい場合がある。
他の状況では、導波路（１２０）内の変化する電界を監視し、そして更には、導波路（１２０）内を伝播する光エネルギーの存在および／または特徴を監視することが望ましいことがある。
以上その他のタスクを達成するために、導波路（１２０）は、酸化物材料（１４０）上に配置され外部電源からアクセス可能な少なくとも１つの電気接点面（１０５）（電極）と電気通信する状態で配置される。
そのような電気接点面（１０５）は、一般に、金属材料で作成される。
【００１７】
しかしながら、金属材料は、光導波路（１２０）の近くにあるとき（例えば、光導波路からの距離が、導波路内を伝播する光エネルギーの１波長より小さいとき）、光導波路（１２０）の光学モード（１２５）を破壊しやすいことが分かった。
したがって、半導体電気相互接続（１１５）が、電気接点面（１０５）と電気通信する。
半導体電気相互接続（１１５）は、光導波路（１２０）から金属電気接点面（１０５）まで垂直方向に延在する。
半導体電気相互接続（１１５）は、電気伝導率を改善するために電荷ドナーまたは電荷アクセプタがドープされてもよい。
【００１８】
半導体電気相互接続（１１５）の幾何学形状は、光導波路（１２０）内を伝播する光エネルギーが実質的に導波路（１２０）内に閉じ込められるようなものである。
示した例示的では、半導体電気相互接続（１１５）の幅は、ガイドされる光学モード（１２５）の幅より小さく、従って、光学モード（１２５）が上方の電気相互接続（１１５）内に拡張するのが制限される。
【００１９】
さらに、電気相互接続は、光導波路（１２０）から電気接点面（１０５）まで、金属電気接点面（１０５）が光導波路（１２０）の光学特性を実質的に妨げないことを保証できる充分な距離（一般に、導波路内に伝播するか伝播すると予想される光エネルギーの１波長より大きい）だけ延在する。
このようにして、半導体電気相互接続（１１５）は、光学モード（１２５）に対する障壁として働くが、電気接点面（１０５）と光導波路（１２０）の間に電流が流れることを可能にする。
【００２０】
光学装置（１００）の動作の基本となる１つの物理的概念は、異なる屈折率の領域を含む複合構造から電気相互接続（１１５）を作成することであり、この複合構造は、共振器または導波路（１２０）の中心に使用されている半導体の実効屈折率より低い実効屈折率を有する。
【００２１】
導波路（１２０）より低い実効屈折率を作成し同時に導波経路を提供する任意の幾何学形状の電気相互接続（１１５）が適切である。
電気相互接続（１１５）の例示的な幾何学的構造には、隆起、凹部、穴、ナノホール、およびナノワイヤがあるが、これらに限定されない。
【００２２】
次に図２を参照すると、別の例示的な光学装置（２００）の断面図が示される。
前述の光学装置（１００，図１）と同じように、光学装置（２００）は、実質的に真性の中央部分（１２１）とドープ側部分（１３０，１３５）とを有する半導体材料から作製された光導波路（１２０）を含む。
光導波路（１２０）は、半導体基板（１４５）上に成長された酸化物材料層（１４０）上に作製される。
光導波路（１２０）のまわりに追加の酸化物材料が成長される。
【００２３】
電荷を選択的に注入し、除去しかつ／または測定するために、光導波路（１２０）の真上に電気接点面（１０５）が配置される。
３つの半導体電気相互接続（２１５）が、光導波路（１２０）と電気接点面（１０５）の両方と電気通信する。
半導体電気相互接続（２１５）は、光導波路（１２０）から電気接点面（１０５）まで垂直方向に延在する。
半導体電気相互接続（２１５）が、サブ波長寸法（光導波路内を伝播する光エネルギーに対して）を有するとき、光エネルギーは、図示された光学モード（１２５）にほぼ制限される。
前に説明したように、半導体電気相互接続（２１５）は、所望のレベルの電気伝導率を達成し、さらに光学モード（１２５）を光導波路（１２０）に閉じ込めるようにｐ型またはｎ型荷電キャリアがドープされてもよい。
【００２４】
この例に示したような多数の半導体電気相互接続（２１５）の使用にはいくつかの利点がある。
例えば、電気接点面（１０５）と多数電気相互接続（２１５）を介して光導波路（１２０）に印加された電界は、光導波路（１２０）内で、単一サブ波長の電気相互接続（１１５，図１）を介して光導波路（１２０）に印加された電界よりも安定し均一な場合がある。
電気接点面（１０５）で行われる電気測定は、多数の電気相互接続（２１５）によってより正確なことがある。
さらに、複数のそのような電気相互接続は、１つの半導体電気相互接続（１１５，図１）だけを有する光学装置よりも、光学装置（２００）に高い機械的安定性を提供することができる。
前に説明した光学装置（１００）に関して述べたように、この光学装置は、光共振器として使用されてもよい。
前述の電気的および機械的利点は、これらの実施形態では特に重要なことがある。
【００２５】
半導体電気相互接続（２１５）間の凹部（２２０−１，２２０−２）は、この例では、二酸化ケイ素などの酸化物で埋められて示されている。
他の実施形態では、半導体電気相互接続間の凹部（２２０−１，２２０−２）は、低い屈折率を有する空気や他の絶縁材料で埋められてもよい。
更に他の実施形態では、凹部（２２０−１，２２０−２）は、完全または部分的な真空を有してもよい。
この例に示した凹部（２２０−１，２２０−２）は、半導体電気相互接続（２１５）の材料内に形成されたトレンチである。
トレンチは、電気相互接続（２１５）と必要に応じて光導波路（１２０）の半導体材料を選択的にエッチングすることによって形成されてもよい。
他の実施形態では、凹部は、穴、ナノホール、またはトレンチ、穴および／またはナノホールの組み合わせを含んでもよい。
【００２６】
次に図３を参照すると、前述の原理と一致する別の例示的な光学装置（３００）が示される。
光学装置（３００）は、７個の半導体電気相互接続（３１５）を含む。
半導体電気相互接続（３１５）の数を増やすと、電気相互接続（３１５）によって電界が光導波路に印加されたときの一貫性と均一性を高めることができる場合がある。
さらに、追加の半導体電気相互接続（３１５）は、光学装置（３００）に高い機械的安定性を提供することがある。
【００２７】
次に図４を参照すると、前述の原理と一致する別の例示的な光学装置（４００）が示される。
この例に示した光導波路（１２０）は、薄い量子井戸（４５０）を含む。
この例では、量子井戸（４５０）は、ゲルマニウムの薄層を含む。
ゲルマニウム量子井戸（４５０）は、光導波路（１２０）内の光場を吸収するように構成され、このことは、光学装置（４００）が光共振器として使用される実施形態では大きな利点を提供することがある。
ゲルマニウム量子井戸（４５０）のさらに他の利点、含意および実施形態は、２００７年７月２７日に出願された米国特許出願第１１／８８１，６７９号に記載されており、この明細は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【００２８】
この例の光学装置（４００）は、さらに、光導波路（１２０）のドープ側部分（１３０）の一方と通信する追加の電気接点面（４０１）を含む。
ドープ側領域は、ドープ部分（１３０）から垂直方向に延在する半導体電気相互接続（４１０）と電気通信する。
半導体電気相互接続は、側部分（１３０）と第２の電気接点面（４０１）の間の電流の伝導を可能にするために、側部分（１３０）と実質的に同じタイプと密度のドーピングを含むことがある。
【００２９】
次に図５を参照すると、本明細書の原理と一致する別の例示的な光学装置（５００）が示される。
例示的な光学装置（５００）は、前に示した実施形態に関して説明したものと類似の光導波路（１２０）、半導体基板（１４５）、酸化物材料（１４０）および電気接点面（１０１，１０５）を含む。
【００３０】
例示的な光学装置（５００）は、光導波路（１２０）から電気接点面（１０５）のうちの１つに垂直方向に延在する半導体電気相互接続（５１５）を含む。
電気相互接続（５１５）は、第１の材料（５５０，例えば、５５０−１〜５５０−４）と第２の材料（５５５，例えば、５５５−１〜５５５−３）の交互層のスタックを含む。
第１と第２の材料は、異なるレベルのドーピングを有する同じ基本成分または化合物でもよく、全く異なる成分または化合物でもよい。
一例では、半導体電気相互接続（５１５）は、シリコンとゲルマニウムの交互層を含む。
電気相互接続（５１５）内に、光学的アイソレーションを支援するための凹部（５２０）が形成される。
これらの凹部（５２０）は、選択的エッチングおよび／または当該技術分野で既知の他の製造方法によって形成されてもよい。
この図に示した凹部（５２０）は、二酸化ケイ素で埋められる。
他の実施形態では、凹部（５２０）は、低い屈折率を有する何らかの他の誘電材料、空気、またはこれらの組み合わせで埋められてもよい。
凹部は、また、全体または部分的な真空を含んでもよい。
さらに、凹部（５２０）を埋める材料と酸化物材料（１４０）は、同じ材料でなくてもよい。
凹部（５２０）を埋めるために絶縁酸化物材料（１４０）として様々な異なる材料を使用できる。
【００３１】
次に図６Ａを参照すると、別の例示的な光学装置（６００）が示される。
前に述べたように、光学装置（６００）は、光導波路（１２０）を電気接点面（１０５）のうちの１つに接続する半導体電気相互接続（６１５）を含む。
この例の半導体電気相互接続（６１５）は、光導波路（１２０）内を伝播する光エネルギーの波長より実質的に小さい寸法を有する複数のナノホール（６２０）を含む。
図示したように、ナノホール（６２０）は、基板（１４５）に対して実質的に垂直方向に向けられ、光導波路（１２０）から電気接点面（１０５）に向けて、基板（１４５）から実質的に離れる方向に延在する。
様々な実施形態では、ナノホール（６２０）の密度とサイズは、光学装置（６００）の他の光学特性に応じて、実質的に変化してもよい。
いくつかの実施形態では、電気相互接続（６１５）は、きわめて異方性の強い選択性エッチングを使用して形成されてもよい。
当該技術分野で理解される原理に従って、エッチ・マスクとしてブロック共重合体材料が使用されてもよい。
他の実施形態では、電気相互接続は、シリコンまたは別の半導体の小さくて比較的稠密なナノワイヤを成長させることによって形成されてもよい。
さらに、この実施形態のナノホール（６２０）は、電気相互接続（６１５）全体に二次元格子で配置されてもよい。
場合によって、ナノホール（６２０）および／またはナノワイヤは、位置決めの規則性を示すことが望ましいことがある。
しかしながら、他の実施形態では、ナノホール（６２０）および／またはナノワイヤは、如何なるタイプの格子や他の規則的パターンで配置されなくてもよい。
【００３２】
次に図６Ｂと図６Ｃを参照すると、電気相互接続（６１５，６２５）構造の代替実施形態の一部分の拡大平面図を示す。
図６Ｂは、図６Ａに示した電気相互接続（６１５）のナノホール（６２０）を示す。
図６Ｃは、光導波路（１２０）から延在する半導体材料のナノワイヤ（６３０）を有し、電気接点面（１０５）と電気通信する電気相互接続（６２５）構造を示す。
【００３３】
次に図７を参照すると、前に述べた原理と一致する別の例示的な光学装置（７００）を示す。
光学装置（７００）は、図１の電気相互接続（１１５，図１）と幾何学形状が類似した電気相互接続（７１５）を有する。
光導波路（１２０）内の半導体材料の拡張である図１の電気相互接続（１１５，図１）と対照的に、この電気相互接続（７１５）は、光導波路（１２０）に使用されている半導体とは異なる半導体を相互接続（７１５）として成長させることによって形成される。
【００３４】
例示的な方法
次に図８を参照すると、光学装置を製造する例示的な方法（８００）を示すフローチャートが示される。
この方法は、光エネルギーを伝播するように構成され光導波路を提供する段階（段階８０５）と、光導波路の第１の面から延在する半導体電気相互接続を提供する段階（段階８１０）を含む。
半導体電気相互接続は、光エネルギーを光導波路に実質的に閉じ込めるように構成された形状を有する。
実施形態によっては、方法（８００）は、更に、半導体電気相互接続内に少なくとも１つの凹部を選択的にエッチングする段階を含んでもよい。
半導体電気相互接続内の凹部は、絶縁材料で埋められてもよい。
具体的には、絶縁材料は、電気相互接続の光屈折率より低い光屈折率を有してもよい。
【００３５】
方法（８００）は、更に、半導体電気相互接続上に金属接点面を配置する段階（段階８１５）を含む。
金属接点面は、半導体電気相互接続上に、導波路内を伝播するように構成された材料内の光エネルギーの、一般に少なくとも１波長の導波路からの距離で配置されてもよい。
【００３６】
前の説明は、単に以上述べた原理の実施形態と例を示し説明するために示されている。
この説明は、網羅的ではなく、開示したいかなる厳密な形態にこれらの原理を限定するものでもない。
以上の教示を鑑みて多くの変更および変化が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００・・・光学装置，
１０５，４０１・・・電気接点面，
１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１、３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５・・・半導体電気相互接続，
１２０・・・光導波路，
１４５・・・基板
【背景技術】
【０００１】
電子装置間のデジタル・データを、長い距離にわたり及び隣り合った回路基板間の両方で伝送するために、しばしば光ビームまたは光信号が使用される。
光ビームは、データを伝えるために必要に応じて変調されることがある。
光信号は、位置または動き検出、測定などを含む他の目的のために使用されることもある。
【０００２】
その結果、光学技術は、最新の電子回路において重要な役割を果たし、多くの電子装置は光学部品を使用している。
そのような光学部品の例には、発光ダイオードやレーザなどの光源、導波路、光ファイバ、レンズや他の光学素子、光検出器や他の光センサ、感光半導体などがある。
【０００３】
いくつかの光学用途では、所望のタスクを達成するために光導波路が電流と共に使用される。
例えば、導波路変調器において、電子信号が、電気光学効果または電荷注入によって導波路材料の屈折率を変調し、導波路構成により光信号を位相または振幅変調させる。
別の例として、導波路に組み込まれた光検出器が、導波路内にある光信号を表す電気信号を出力することができる。
そのような導波路装置は、電荷を選択的に注入、除去または測定することができる少なくとも１つの電気接点に対する電気接続を必要とする。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
添付図面は、本明細書で述べ本明細書の一部である原理の様々な実施形態を示す。
図示した実施形態は単なる例であり、請求項の範囲を制限しない。
【０００５】
【図１】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図２】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図３】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図４】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図５】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図６Ａ】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図６Ｂ】本明細書で述べた原理による半導体電気相互接続構造の例示的な実施形態の一部分の平面図である。
【図６Ｃ】本明細書で述べた原理による半導体電気相互接続構造の例示的な実施形態の一部分の平面図である。
【図７】本明細書で述べた原理による例示的な光学装置の断面図である。
【図８】本明細書で述べた原理による光学装置を製造する例示的な方法を示すフローチャートである。
【０００６】
図面の全体にわたって、同一の参照番号は類似している要素を指すが、必ずしも同一とは限らない。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
前述のように、光導波路は、多くの用途に使用することができ、多くの場合、光導波路はその意図された機能を正確に実行するために、１つまたは複数の電気接点における電荷の選択的な注入、除去または測定を必要とする。
多くの場合、そのような電気接点は金属である。
【０００８】
半導体光導波路は、一般に、半導体基板上に付着された酸化物層内に、特定の幾何学的特性および寸法を有する半導体構造を成長させることによって形成される。
半導体構造の一部分には、電子キャリア（すなわち、電子、ホール、またはこれらの両方）がドープされる場合がある。
しかしながら、半導体導波路に電荷を選択的に注入またはそこから除去したいとき、金属電極を導波路と直接物理接触させて配置することによって大きな問題が起こる場合がある。
具体的には、半導体材料内の光伝播領域のすぐ近くの金属は、最も著しくは吸収を増やすことにより、導波路によって支援される光学モードに大きな影響を及ぼすことがある。
この吸収の増大は、マイクロリングのようなきわめて共鳴性の高い構造を利用した装置、またはマッハ−ツェンダー変調器のような長い伝播長を有する装置では、回避されなければならない。
【０００９】
前述の問題と先行技術の限界を克服するために、本明細書は、光エネルギーを伝播するように構成された導波路と半導体電気相互接続とを有する光学装置を開示する。
半導体電気相互接続は、光導波路の第１の面から延在し、電気接点面に電気的に接続される。
半導体電気相互接続は、光エネルギーを導波路内部に実質的に閉じ込めるように構成された形状を有し、その結果、光学モードが電気接点面に達しない。
【００１０】
本明細書と添付の特許請求の範囲で使用されるとき、用語「光エネルギー」は、ほぼ１０ナノメートル〜５００ミクロンの波長を有する放射エネルギーを指す。
そのように定義された光エネルギーには、紫外線、可視光、および赤外線があるが、これらに限定されない。
光エネルギー・ビームは、本明細書では「光ビーム」または「光学ビーム」と呼ばれることがある。
本明細書と添付の特許請求の範囲で使用されるとき、用語「電気相互接続」は、広義には、電流が光学素子まで伝播する電気経路の一部分を結合する構成要素を指す。
電気相互接続は、電荷キャリアが光導波路に注入されるかそこから除去されるように電流をガイドまたは方向変更してもよい。
用語「半導体電気相互接続」は、半導体材料で製造された電気相互接続を指す。
半導体電気相互接続には、半導体材料が電流を通す能力を改善するために電子供与体や電子受容体などの不純物がドープされる場合がある。
【００１１】
以下の説明では、説明を目的として、本システムと方法の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を示す。
しかしながら、本システムと方法が、これらの具体的な詳細なしに実施できることは当業者に明らかであろう。
本明細書における「一実施形態」、「一例」または類似の文言の言及は、その実施形態または例と関連して記述された特定の機能、構造または特徴が、少なくともその一つの実施形態に含まれるが、必ずしも他の実施形態には含まれるとは限らないことを意味する。
本明細書内の様々な場所における語句「一実施形態では」または類似の語句は、必ずしもすべて同じ実施形態を指すとは限らない。
【００１２】
次に、本明細書で開示される原理が、例示的な光学装置および光学装置の製造方法に関して説明される。
【００１３】
例示的な光学装置
次に図１を参照して、例示的光学装置（１００）の断面図を示す。
光学装置（１００）は、光エネルギーを伝播するように構成された光導波路（１２０）を含む。
光導波路（１２０）は、半導体材料で製造される。
本明細書による光導波路（１２０）の適切な半導体材料の例には、シリコン、ゲルマニウム、およびガリウムひ素があるが、これらに限定されない。
光導波路（１２０）は、実質的に真性の半導体材料の中央部分（１２１）と、ドープ半導体材料の側部分（１３０，１３５）とを含んでもよい。
例えば、光導波路（１２０）は、ｎ−ｉ−ｎ型、即ち、中央部分（１２１）が実質的に真性で側部分（１３０，１３５）にｎ型電子供与体不純物がドープされた周知の構成でよい。
他の実施形態では、光導波路（１２０）は、ｎ−ｉ−ｐ型（真性中央部分が、ｎ型不純物がドープされた一方の側部分と、ｐ型不純物がドープされた別の側部分とを有する）、ｐ−ｉ−ｐ（真性中央部分が、ｐ型不純物がドープされた両側部分を有する）、または当該技術分野で既知の他の構成のいずれでもよい。
【００１４】
半導体光導波路（１２０）を含む光学装置（１００）の構成要素は、この例では、半導体基板（１４５）上に作製される。
光導波路（１２０）は、半導体基板（１４５）上に成長または付着された酸化物材料（１４０）上に作製される。
光導波路（１２０）が実質的に酸化物によって取り囲まれるように、光導波路（１２０）上に追加の酸化物材料が配置される。
いくつかの実施形態では、この酸化物は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）でよい。
他の実施形態では、導波路（１２０）を絶縁するために酸化物以外の他の絶縁材料を使用してもよい。
追加の実施形態では、絶縁基板が使用されてもよい。
中央部分内の真性半導体材料（１２１）、ドープ側部分（１３０，１３５）および酸化物材料（１４０）の光屈折率は、特定の波長または波長範囲の光エネルギーが、光導波路（１２０）の中央部分（１２１）内に実質的に閉じ込められるようなものである。
この図では、光導波路（１２０）の光学モード（１２５）の近似は、点線の円として示されている。
この光学モード（１２５）は、中央部分（１２１）、ドープ側部分（１３０，１３５）、および酸化物材料（１４０）の幾何学的特性と複素屈折率の関数である。
【００１５】
他の実施形態では、光導波路（１２０）は、別のタイプの誘電材料または真空によって取り囲まれてもよい。
しかしながら、任意の誘電材料、導波路（１２０）の中央部分（１２１）内の真性半導体材料、および導波路（１２０）のドープ側部分（１３０，１３５）の屈折率は、導波路（１２０）内を伝播する光エネルギーが、導波路（１２０）の中央部分（１２１）内に実質的に閉じ込められるようなものでなければならない。
【００１６】
いくつかの実施形態では、導波路（１２０）は、リング共振器やファブリー・ペロ共振器などの光共振器内の構成要素として使用されてもよい。
これらの実施形態では、レーザと変調器を含むものだけでなく、導波路（１２０）の光学特性のいくつかを選択的に変更するために光導波路（１２０）内の電界を作成または修正することが望ましい場合がある。
他の状況では、導波路（１２０）内の変化する電界を監視し、そして更には、導波路（１２０）内を伝播する光エネルギーの存在および／または特徴を監視することが望ましいことがある。
以上その他のタスクを達成するために、導波路（１２０）は、酸化物材料（１４０）上に配置され外部電源からアクセス可能な少なくとも１つの電気接点面（１０５）（電極）と電気通信する状態で配置される。
そのような電気接点面（１０５）は、一般に、金属材料で作成される。
【００１７】
しかしながら、金属材料は、光導波路（１２０）の近くにあるとき（例えば、光導波路からの距離が、導波路内を伝播する光エネルギーの１波長より小さいとき）、光導波路（１２０）の光学モード（１２５）を破壊しやすいことが分かった。
したがって、半導体電気相互接続（１１５）が、電気接点面（１０５）と電気通信する。
半導体電気相互接続（１１５）は、光導波路（１２０）から金属電気接点面（１０５）まで垂直方向に延在する。
半導体電気相互接続（１１５）は、電気伝導率を改善するために電荷ドナーまたは電荷アクセプタがドープされてもよい。
【００１８】
半導体電気相互接続（１１５）の幾何学形状は、光導波路（１２０）内を伝播する光エネルギーが実質的に導波路（１２０）内に閉じ込められるようなものである。
示した例示的では、半導体電気相互接続（１１５）の幅は、ガイドされる光学モード（１２５）の幅より小さく、従って、光学モード（１２５）が上方の電気相互接続（１１５）内に拡張するのが制限される。
【００１９】
さらに、電気相互接続は、光導波路（１２０）から電気接点面（１０５）まで、金属電気接点面（１０５）が光導波路（１２０）の光学特性を実質的に妨げないことを保証できる充分な距離（一般に、導波路内に伝播するか伝播すると予想される光エネルギーの１波長より大きい）だけ延在する。
このようにして、半導体電気相互接続（１１５）は、光学モード（１２５）に対する障壁として働くが、電気接点面（１０５）と光導波路（１２０）の間に電流が流れることを可能にする。
【００２０】
光学装置（１００）の動作の基本となる１つの物理的概念は、異なる屈折率の領域を含む複合構造から電気相互接続（１１５）を作成することであり、この複合構造は、共振器または導波路（１２０）の中心に使用されている半導体の実効屈折率より低い実効屈折率を有する。
【００２１】
導波路（１２０）より低い実効屈折率を作成し同時に導波経路を提供する任意の幾何学形状の電気相互接続（１１５）が適切である。
電気相互接続（１１５）の例示的な幾何学的構造には、隆起、凹部、穴、ナノホール、およびナノワイヤがあるが、これらに限定されない。
【００２２】
次に図２を参照すると、別の例示的な光学装置（２００）の断面図が示される。
前述の光学装置（１００，図１）と同じように、光学装置（２００）は、実質的に真性の中央部分（１２１）とドープ側部分（１３０，１３５）とを有する半導体材料から作製された光導波路（１２０）を含む。
光導波路（１２０）は、半導体基板（１４５）上に成長された酸化物材料層（１４０）上に作製される。
光導波路（１２０）のまわりに追加の酸化物材料が成長される。
【００２３】
電荷を選択的に注入し、除去しかつ／または測定するために、光導波路（１２０）の真上に電気接点面（１０５）が配置される。
３つの半導体電気相互接続（２１５）が、光導波路（１２０）と電気接点面（１０５）の両方と電気通信する。
半導体電気相互接続（２１５）は、光導波路（１２０）から電気接点面（１０５）まで垂直方向に延在する。
半導体電気相互接続（２１５）が、サブ波長寸法（光導波路内を伝播する光エネルギーに対して）を有するとき、光エネルギーは、図示された光学モード（１２５）にほぼ制限される。
前に説明したように、半導体電気相互接続（２１５）は、所望のレベルの電気伝導率を達成し、さらに光学モード（１２５）を光導波路（１２０）に閉じ込めるようにｐ型またはｎ型荷電キャリアがドープされてもよい。
【００２４】
この例に示したような多数の半導体電気相互接続（２１５）の使用にはいくつかの利点がある。
例えば、電気接点面（１０５）と多数電気相互接続（２１５）を介して光導波路（１２０）に印加された電界は、光導波路（１２０）内で、単一サブ波長の電気相互接続（１１５，図１）を介して光導波路（１２０）に印加された電界よりも安定し均一な場合がある。
電気接点面（１０５）で行われる電気測定は、多数の電気相互接続（２１５）によってより正確なことがある。
さらに、複数のそのような電気相互接続は、１つの半導体電気相互接続（１１５，図１）だけを有する光学装置よりも、光学装置（２００）に高い機械的安定性を提供することができる。
前に説明した光学装置（１００）に関して述べたように、この光学装置は、光共振器として使用されてもよい。
前述の電気的および機械的利点は、これらの実施形態では特に重要なことがある。
【００２５】
半導体電気相互接続（２１５）間の凹部（２２０−１，２２０−２）は、この例では、二酸化ケイ素などの酸化物で埋められて示されている。
他の実施形態では、半導体電気相互接続間の凹部（２２０−１，２２０−２）は、低い屈折率を有する空気や他の絶縁材料で埋められてもよい。
更に他の実施形態では、凹部（２２０−１，２２０−２）は、完全または部分的な真空を有してもよい。
この例に示した凹部（２２０−１，２２０−２）は、半導体電気相互接続（２１５）の材料内に形成されたトレンチである。
トレンチは、電気相互接続（２１５）と必要に応じて光導波路（１２０）の半導体材料を選択的にエッチングすることによって形成されてもよい。
他の実施形態では、凹部は、穴、ナノホール、またはトレンチ、穴および／またはナノホールの組み合わせを含んでもよい。
【００２６】
次に図３を参照すると、前述の原理と一致する別の例示的な光学装置（３００）が示される。
光学装置（３００）は、７個の半導体電気相互接続（３１５）を含む。
半導体電気相互接続（３１５）の数を増やすと、電気相互接続（３１５）によって電界が光導波路に印加されたときの一貫性と均一性を高めることができる場合がある。
さらに、追加の半導体電気相互接続（３１５）は、光学装置（３００）に高い機械的安定性を提供することがある。
【００２７】
次に図４を参照すると、前述の原理と一致する別の例示的な光学装置（４００）が示される。
この例に示した光導波路（１２０）は、薄い量子井戸（４５０）を含む。
この例では、量子井戸（４５０）は、ゲルマニウムの薄層を含む。
ゲルマニウム量子井戸（４５０）は、光導波路（１２０）内の光場を吸収するように構成され、このことは、光学装置（４００）が光共振器として使用される実施形態では大きな利点を提供することがある。
ゲルマニウム量子井戸（４５０）のさらに他の利点、含意および実施形態は、２００７年７月２７日に出願された米国特許出願第１１／８８１，６７９号に記載されており、この明細は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
【００２８】
この例の光学装置（４００）は、さらに、光導波路（１２０）のドープ側部分（１３０）の一方と通信する追加の電気接点面（４０１）を含む。
ドープ側領域は、ドープ部分（１３０）から垂直方向に延在する半導体電気相互接続（４１０）と電気通信する。
半導体電気相互接続は、側部分（１３０）と第２の電気接点面（４０１）の間の電流の伝導を可能にするために、側部分（１３０）と実質的に同じタイプと密度のドーピングを含むことがある。
【００２９】
次に図５を参照すると、本明細書の原理と一致する別の例示的な光学装置（５００）が示される。
例示的な光学装置（５００）は、前に示した実施形態に関して説明したものと類似の光導波路（１２０）、半導体基板（１４５）、酸化物材料（１４０）および電気接点面（１０１，１０５）を含む。
【００３０】
例示的な光学装置（５００）は、光導波路（１２０）から電気接点面（１０５）のうちの１つに垂直方向に延在する半導体電気相互接続（５１５）を含む。
電気相互接続（５１５）は、第１の材料（５５０，例えば、５５０−１〜５５０−４）と第２の材料（５５５，例えば、５５５−１〜５５５−３）の交互層のスタックを含む。
第１と第２の材料は、異なるレベルのドーピングを有する同じ基本成分または化合物でもよく、全く異なる成分または化合物でもよい。
一例では、半導体電気相互接続（５１５）は、シリコンとゲルマニウムの交互層を含む。
電気相互接続（５１５）内に、光学的アイソレーションを支援するための凹部（５２０）が形成される。
これらの凹部（５２０）は、選択的エッチングおよび／または当該技術分野で既知の他の製造方法によって形成されてもよい。
この図に示した凹部（５２０）は、二酸化ケイ素で埋められる。
他の実施形態では、凹部（５２０）は、低い屈折率を有する何らかの他の誘電材料、空気、またはこれらの組み合わせで埋められてもよい。
凹部は、また、全体または部分的な真空を含んでもよい。
さらに、凹部（５２０）を埋める材料と酸化物材料（１４０）は、同じ材料でなくてもよい。
凹部（５２０）を埋めるために絶縁酸化物材料（１４０）として様々な異なる材料を使用できる。
【００３１】
次に図６Ａを参照すると、別の例示的な光学装置（６００）が示される。
前に述べたように、光学装置（６００）は、光導波路（１２０）を電気接点面（１０５）のうちの１つに接続する半導体電気相互接続（６１５）を含む。
この例の半導体電気相互接続（６１５）は、光導波路（１２０）内を伝播する光エネルギーの波長より実質的に小さい寸法を有する複数のナノホール（６２０）を含む。
図示したように、ナノホール（６２０）は、基板（１４５）に対して実質的に垂直方向に向けられ、光導波路（１２０）から電気接点面（１０５）に向けて、基板（１４５）から実質的に離れる方向に延在する。
様々な実施形態では、ナノホール（６２０）の密度とサイズは、光学装置（６００）の他の光学特性に応じて、実質的に変化してもよい。
いくつかの実施形態では、電気相互接続（６１５）は、きわめて異方性の強い選択性エッチングを使用して形成されてもよい。
当該技術分野で理解される原理に従って、エッチ・マスクとしてブロック共重合体材料が使用されてもよい。
他の実施形態では、電気相互接続は、シリコンまたは別の半導体の小さくて比較的稠密なナノワイヤを成長させることによって形成されてもよい。
さらに、この実施形態のナノホール（６２０）は、電気相互接続（６１５）全体に二次元格子で配置されてもよい。
場合によって、ナノホール（６２０）および／またはナノワイヤは、位置決めの規則性を示すことが望ましいことがある。
しかしながら、他の実施形態では、ナノホール（６２０）および／またはナノワイヤは、如何なるタイプの格子や他の規則的パターンで配置されなくてもよい。
【００３２】
次に図６Ｂと図６Ｃを参照すると、電気相互接続（６１５，６２５）構造の代替実施形態の一部分の拡大平面図を示す。
図６Ｂは、図６Ａに示した電気相互接続（６１５）のナノホール（６２０）を示す。
図６Ｃは、光導波路（１２０）から延在する半導体材料のナノワイヤ（６３０）を有し、電気接点面（１０５）と電気通信する電気相互接続（６２５）構造を示す。
【００３３】
次に図７を参照すると、前に述べた原理と一致する別の例示的な光学装置（７００）を示す。
光学装置（７００）は、図１の電気相互接続（１１５，図１）と幾何学形状が類似した電気相互接続（７１５）を有する。
光導波路（１２０）内の半導体材料の拡張である図１の電気相互接続（１１５，図１）と対照的に、この電気相互接続（７１５）は、光導波路（１２０）に使用されている半導体とは異なる半導体を相互接続（７１５）として成長させることによって形成される。
【００３４】
例示的な方法
次に図８を参照すると、光学装置を製造する例示的な方法（８００）を示すフローチャートが示される。
この方法は、光エネルギーを伝播するように構成され光導波路を提供する段階（段階８０５）と、光導波路の第１の面から延在する半導体電気相互接続を提供する段階（段階８１０）を含む。
半導体電気相互接続は、光エネルギーを光導波路に実質的に閉じ込めるように構成された形状を有する。
実施形態によっては、方法（８００）は、更に、半導体電気相互接続内に少なくとも１つの凹部を選択的にエッチングする段階を含んでもよい。
半導体電気相互接続内の凹部は、絶縁材料で埋められてもよい。
具体的には、絶縁材料は、電気相互接続の光屈折率より低い光屈折率を有してもよい。
【００３５】
方法（８００）は、更に、半導体電気相互接続上に金属接点面を配置する段階（段階８１５）を含む。
金属接点面は、半導体電気相互接続上に、導波路内を伝播するように構成された材料内の光エネルギーの、一般に少なくとも１波長の導波路からの距離で配置されてもよい。
【００３６】
前の説明は、単に以上述べた原理の実施形態と例を示し説明するために示されている。
この説明は、網羅的ではなく、開示したいかなる厳密な形態にこれらの原理を限定するものでもない。
以上の教示を鑑みて多くの変更および変化が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００・・・光学装置，
１０５，４０１・・・電気接点面，
１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１、３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５・・・半導体電気相互接続，
１２０・・・光導波路，
１４５・・・基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）であって、
基板（１４５）と、
前記基板（１４５）上に配置された光エネルギーを伝播するように構成された導波路（１２０）と、
前記基板（１４５）から実質的に遠ざかる方向に前記光導波路（１２０）の第１の面から延在し、電気接点面（１０５，４０１）と電気通信するする半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１、３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）とを含み、
前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）は、前記光エネルギーを前記導波路（１２０）に実質的に閉じ込めるように構成された幾何学形状を含む
光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項２】
前記電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）が、凹部（２２０，２２０−１，２２０−２，５２０）、突起部、トレンチ、穴、ナノホール（６２０）、ナノワイヤ（６３０）および隆起部からなるグループから選択される少なくとも１つの物理的特徴形状を含む
請求項１に記載の光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項３】
前記凹部（２２０，２２０−１，２２０−２，５２０）が、前記導波路（１２０）と前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）より低い屈折率を有する絶縁材料（２２０−１，２２０−２）で埋められる
請求項２に記載の光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項４】
前記基板（１４５）と前記光導波路（１２０）の中間に少なくとも１つの材料層を更に含む
請求項１に記載の光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項５】
前記光導波路（１２０）内の少なくとも１つのドープ側領域（１３０）と電気通信する第２の電気接点面（４０１）をさらに含む
請求項１に記載の光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項６】
光共振器であって、
基板（１４５）と、
前記基板（１４５）に配置された絶縁層と、
前記絶縁層上に配置された半導体導波路（１２０）と、
前記基板（１４５）から実質的に遠ざかる方向に前記導波路（１２０）の第１の面から延在し、電気接点面（１０５，４０１）と電気通信する半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）とを含み、
前記相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）は、前記光エネルギーを前記導波路（１２０）に実質的に閉じ込めるように構成された幾何学形状を含む
光共振器。
【請求項７】
前記電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）は、凹部（２２０，２２０−１，２２０−２，５２０）、突起部、トレンチ、穴、ナノホール（６２０）、ナノワイヤ（６３０）、および隆起部からなるグループから選択される少なくとも１つの物理的特徴形状を含む
請求項６に記載の光共振器。
【請求項８】
光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）を製造する方法であって、
光エネルギーを伝播するように構成された光導波路（１２０）を提供する段階と、
前記光導波路（１２０）の第１の面から延在し、光エネルギーを前記導波路（１２０）に実質的に閉じ込めるように構成された幾何学形状を有する半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）を提供する段階と、
前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）上に金属接点面を配置する段階と
を含む方法。
【請求項９】
前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）に少なくとも１つの凹部（２２０，２２０−１，２２０−２，５２０）を選択的にエッチングする段階を更に含む
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属接点面が、前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）上に、前記導波路（１２０）の材料内で測定して、前記導波路（１２０）内に伝播するように構成された前記光エネルギーの少なくとも２分の１の波長の前記導波路（１２０）からの距離に配置された
請求項８に記載の方法。
【請求項１】
光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）であって、
基板（１４５）と、
前記基板（１４５）上に配置された光エネルギーを伝播するように構成された導波路（１２０）と、
前記基板（１４５）から実質的に遠ざかる方向に前記光導波路（１２０）の第１の面から延在し、電気接点面（１０５，４０１）と電気通信するする半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１、３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）とを含み、
前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）は、前記光エネルギーを前記導波路（１２０）に実質的に閉じ込めるように構成された幾何学形状を含む
光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項２】
前記電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）が、凹部（２２０，２２０−１，２２０−２，５２０）、突起部、トレンチ、穴、ナノホール（６２０）、ナノワイヤ（６３０）および隆起部からなるグループから選択される少なくとも１つの物理的特徴形状を含む
請求項１に記載の光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項３】
前記凹部（２２０，２２０−１，２２０−２，５２０）が、前記導波路（１２０）と前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）より低い屈折率を有する絶縁材料（２２０−１，２２０−２）で埋められる
請求項２に記載の光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項４】
前記基板（１４５）と前記光導波路（１２０）の中間に少なくとも１つの材料層を更に含む
請求項１に記載の光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項５】
前記光導波路（１２０）内の少なくとも１つのドープ側領域（１３０）と電気通信する第２の電気接点面（４０１）をさらに含む
請求項１に記載の光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）。
【請求項６】
光共振器であって、
基板（１４５）と、
前記基板（１４５）に配置された絶縁層と、
前記絶縁層上に配置された半導体導波路（１２０）と、
前記基板（１４５）から実質的に遠ざかる方向に前記導波路（１２０）の第１の面から延在し、電気接点面（１０５，４０１）と電気通信する半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）とを含み、
前記相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）は、前記光エネルギーを前記導波路（１２０）に実質的に閉じ込めるように構成された幾何学形状を含む
光共振器。
【請求項７】
前記電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）は、凹部（２２０，２２０−１，２２０−２，５２０）、突起部、トレンチ、穴、ナノホール（６２０）、ナノワイヤ（６３０）、および隆起部からなるグループから選択される少なくとも１つの物理的特徴形状を含む
請求項６に記載の光共振器。
【請求項８】
光学装置（１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００）を製造する方法であって、
光エネルギーを伝播するように構成された光導波路（１２０）を提供する段階と、
前記光導波路（１２０）の第１の面から延在し、光エネルギーを前記導波路（１２０）に実質的に閉じ込めるように構成された幾何学形状を有する半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）を提供する段階と、
前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）上に金属接点面を配置する段階と
を含む方法。
【請求項９】
前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）に少なくとも１つの凹部（２２０，２２０−１，２２０−２，５２０）を選択的にエッチングする段階を更に含む
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属接点面が、前記半導体電気相互接続（１１５，２１５，２１５−１，２１５−２，２１５−３，３１５，３１５−１，３１５−２，３１５−３，３１５−４，３１５−５，３１５−６，３１５−７，４１０，５１５，６１５，６２５，７１５）上に、前記導波路（１２０）の材料内で測定して、前記導波路（１２０）内に伝播するように構成された前記光エネルギーの少なくとも２分の１の波長の前記導波路（１２０）からの距離に配置された
請求項８に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１０−５３９７０２（Ｐ２０１０−５３９７０２Ａ）
【公表日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２４８４９（Ｐ２０１０−５２４８４９）
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１０５３２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０３５５８７
【国際公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（５０３００３８５４）ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１０５３２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０３５５８７
【国際公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（５０３００３８５４）ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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