JP4292476B2 - 光導波モジュール及び光情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、光導波モジュール及び光情報処理装置に関するものである。

現在、ＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）チップ内のシリコン上に形成されたトランジスタ、キャパシタなどによりフロントエンドに形成された素子間又はこれら素子のブロック間での信号伝搬及び動作電源供給を行うバックエンドの接続配線は、全て絶縁膜基板上に形成された金属線を介した電気伝送によりなされている。しかし、昨今のスケールの微細化による素子動作速度の高速化、即ちＭＰＵ高機能化に伴い、チップ内において必要とされるデータ授受量は著しく高速化かつ大容量化し、その動作クロックは著しく高速化している。

なかでも、データや動作クロック信号を電気的に配信するメタル配線には様々な問題が浮上している。それら問題の代表的なものとして、メタル配線の抵抗、寄生容量による信号のＲＣ信号遅延、インピーダンスミスマッチ、ＥＭＣ／ＥＭＩ、クロストーク等による信号劣化や伝送エラーなどの問題、及び著しい微細化による信号伝送に要する消費電力の増大、多層化による配線長の増大や歩留りの低下などの問題が挙げられる。

これまで、高集積化、高速化のためのデザインルールの微細化に伴って配線も微細化を繰り返し、その都度、配置構造の最適化、新素材開発などの様々な手法を駆使し、バックエンド配線の改善、解決に当ってきた。

例えば、デザインルールでいうところの０．１８μｍルール世代から０．１３μｍ世代までは、ＳｉＯ₂を絶縁膜として、アルミニウムをメタル導線とする構造で配線形成されてきたが、０．０９μｍ（９０ｎｍ）世代では、アルミニウムに代わり比抵抗の低い銅が配線金属材料として採用され、現在量産が開始され始めた最先端プロセスといわれる６５ｎｍ世代では銅配線に加えて、低誘電率膜を複合的に採用することでトータルの配線ＲＣ遅延を低減する構造が用いられている。

しかし、近年、上記のバックエンド配線配置の最適化や銅や低誘電率膜などの新素材開発等の効果も物性的限界に阻まれつつあり、また高度な微細化により配線層数は増大し、今後システムの更なる高機能化を実現するためには、単純な半導体チップのデザインルールに微細化を前提としたシュリンクそのものを見直す必要が生じてきている。近年、これら諸問題を解決すべく様々な抜本対策が提案されているが、以下にその代表的なものを記す。

例えば、Ｈｙ−Ｂｒｉｄ構造による絶縁膜の実行誘電率の低減、又はバックエンドのリバーススケーリング手法などが挙げられる。後者は、下層の配線をスケーリングのシュリンクに伴い微細化する一方で、上層のグローバル配線、セミグローバル配線を下層の配線とは逆に拡大させることで配線遅延を抑制する構造である。このように、バックエンド配線の最適化構造、材料、プロセスなどが各種考案実施されているが、現在、研究開発段階にある４２ｎｍＮｏｄｅ以降を想定した場合、素子を微細化するプロセス以前に、素子の動作速度に見合った必要な周波数帯域で十分な伝送容量の情報を伝達するための配線構造は既に破綻しており、絶縁膜とメタルからなる電気的な信号伝送でシュリンクすることに代わる何らかの新しい手法を導入する必要がある。

一方、ＬＳＩチップ間の信号伝搬において、高分子樹脂からなる光導波路による光配線を用い、電気信号を光変調して信号の伝送速度を大幅に向上させる方法が提案されている。この光導波路は、高分子樹脂からなるクラッド層及びコア層からなり、コア層の屈折率をクラッド層より高くすることで、コア層を光路として機能させる。

しかしながら、ＬＳＩチップ内のシリコン上に形成されたトランジスタ、キャパシタ等によりフロントエンドに形成された素子間又はこれら素子のブロック間での信号伝搬において、上記の光導波路による光接続配線構造を適用した場合では、基幹系の光伝送物理をシュリンクしただけとなり、伝送する出力電気信号のコーデック、ＭＵＸ・ＤＥＭＵＸなどのシステムアーキテクチャとして必要となる回路チップ以外に、発光素子の駆動回路チップ、発光素子チップ、受光素子チップ、光導波路（光路）、インピーダンスマッチング回路、ＩＶ変換回路が物理的に少なくとも必要となり、モノリシックで形成できない限り、これら要素の個数分のチップを減らすことはできない。

従って、全体の動作消費電力は、上記した複数のチップの動作消費電力を単純和として積算して得られること、実装によるアライメント誤差、歩留りの低下、コストが累積すること等が根本的に不可避な問題点として存在する。

この問題を解決する手法として、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造のウェーハを用いることで、上記した複数の回路チップを部分的に１チップ化して要素の複合機能化、個数削減を図る構造が提案されている（例えば、後記の特許文献１参照。）。

図８は、ＳＯＩ構造のウェーハを用いて形成された光配線構造を示す概略断面図である。

図８に示すように、ＳＯＩ構造のウェーハを用いた従来例による光配線構造では、第１シリコン層５０と、酸化シリコン層（ＳｉＯ₂層）５１と、第２シリコン層５２とがこの順に積層され、かつ酸化シリコン層５１と第１シリコン層５０との間に、光導波層（例えばゲルマニウムドープのシリコン層）５３が挟持されている。また、第２シリコン層５２上にはバイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ等の半導体集積回路５４が組み込まれている。また、レーザー等の発光素子５５が、光導波層５３の光入射端面５６に対応した位置に配置され、さらに、光導波層５３の光出射端面５７はミラー面に形成されており、この光出射端面５７の中心線の直上にフォトダイオード等の受光素子５８が配置されている。

この光配線構造の光伝搬メカニズムは、発光素子５５から出射された光信号５９ａをレンズ等の光学部品６０で集光し、光導波層５３へ導入する。光導波層５３へ導入された光信号５９ｂは、光導波層５３を導波し、ミラー面の光出射端面５７にて垂直方向に偏光され、貫通孔６１を通って出射される。出射光５９ｃは、レンズ等の光学部品６０によって集光され、光導波層５３の光出射端面５７の中心線の直上に配置された受光素子５８に受光される。

このようなＳＯＩ構造のウェーハによる光配線構造を用いることにより、デジタル回路での高速及び低消費電力動作が可能となり、高周波回路での動作周波数の向上及びノイズの低減を図ることができ、ラッチアップの完全抑制やソフトエラー発生率の低減を実現することができる。

WO 2004 / 010192 A2 29. Jan 2004（７頁１６行目〜８頁２０行目、図１）

しかしながら、上記した従来例によるＳＯＩ構造のウェーハによる光配線構造では、別途作製した受光素子及び発光素子をプリント配線基板やＬＳＩチップ上に搭載する形が一般的であり、このような方法では、発光素子（例えばレーザー）から放射された光信号（例えばレーザー光）は通常、所定の角度で広がりながら伝搬していくので、放射された光信号が光導波層の光入射端面より大きく広がり、その結果、光導波層の光入射端面からはみ出した部分の光信号は結合ロスとなってしまう。

また、上述した光信号の広がりによる光結合効率の低下を解決するために、レンズなどの屈折手段や、４５度曲げミラーなどの方向変換手段を用い、発光素子から出射された光信号を集光して光導波層に入射させる手段もある。しかしながら、この場合、表面反射や４５度曲げによるロスが生じて光信号が減衰する現象が起こり、またアライメントが複雑になる等の問題があった。

本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光結合ロスを低減することができ、アライメントが容易な光導波モジュール及び光情報処理装置を提供することにある。

即ち、本発明は、第１の半導体層、絶縁層及び第２の半導体層とがこの順に積層され、前記第１の半導体層に光導波層が形成されている光導波装置と、この光導波装置の前記光導波層に光を入射させる光入射手段とを有する光導波モジュールにおいて、
前記第２の半導体層から少なくとも前記光導波層に達する凹部が形成され、この凹部 に面した前記光導波層の光入射端面に位置合わせされた状態で前記光入射手段が前記凹 部内に配置されている
ことを特徴とする、光導波モジュールに係るものである。

また、本発明の光導波モジュールと、前記光導波層からの出射光を受光する受光手段とを有する、光情報処理装置に係るものである。

本発明の光導波モジュールによれば、前記第２の半導体層から少なくとも前記光導波層に達する前記凹部が形成され、この凹部に面した前記光導波層の前記光入射端面に位置合わせされた状態で前記光入射手段が前記凹部内に配置されているので、前記光入射手段を前記光導波層の前記光入射端面の近接位置に容易かつ精度良く配置することができる。これにより、従来例のように特にレンズ等の光学部品を設けなくても、効果的に前記光入射手段（光源）からの光信号を前記光導波層に入射させて光結合効率を飛躍的に改善することができ、生産性に優れている。

また、前記光入射手段を前記光導波層の前記光入射端面の近接位置に配置することができるので、前記光入射手段の出力を抑えて低消費電力化が可能となる。

さらに、レンズ等の光学部品の形成やアライメントにかかるコストを低減させることができるため、低価格なシステムの提供が可能となる。

本発明の光導波モジュールは上述したような優れた効果を奏するので、光通信等の光情報処理装置として好適に用いることができる。

本発明の光導波モジュールにおいて、前記凹部が前記光導波層から更に前記第１の半導体層まで達していることが好ましい。これにより、前記凹部を一層精度良く形成することができ、またアライメントの精度をより向上することができる。

また、前記凹部の深さが、前記光入射手段と前記第２の半導体層とが同等の表面高さとなるように形成され、前記光導波層の前記光入射端面と位置合わせされた状態で前記光入射手段が前記凹部内に配置されているのが好ましい。この場合、前記光入射手段と前記第２の半導体層とが同等の表面高さとなるので、前記光入射手段も含めて前記第２の半導体層上に更に第２の絶縁層を設けても、前記第２の絶縁層の厚さをより薄くすることができ、本発明に基づく光導波モジュール及び光情報処理装置の一層の小型化を図ることができる。

また、前記第２の半導体層上に配線が設けられており、前記光入射手段の電極と前記配線とが接続されているのが好ましい。ここで、前記光入射手段の電極が互いに対向する面にそれぞれ形成されている場合は、前記第２の半導体層上及び前記凹部内に前記配線を設ければよい。

また、前記光入射手段の電極が前記第２の半導体層の表面側の面にのみ形成されていてもよく、例えば、前記光入射手段の両電極面の高さが段差によって互いに異なるように形成されていることが好ましい。この場合は、前記光入射手段の電極が前記第２の半導体層の表面側の面にのみ形成されているので、前記配線は前記第２の半導体層上のみに設ければよく、前記配線の形成プロセスをより簡素化することができる。

また、前記光導波層の屈折率が、前記第１の半導体層及び前記絶縁層の屈折率より高いことが望ましく、これにより前記光導波層にて効果的な光信号の導波を行うことができる。

具体的には、前記第１の半導体層としてのシリコン基体に不純物元素のドープによって前記光導波層が形成されていることが好ましい。また、前記不純物元素はシリコンよりも屈折率の高い元素であれば良く、例えばゲルマニウムからなるのが好ましい。

また、前記シリコン基体に前記光導波層としてのゲルマニウムドープのシリコン層が形成され、更にこのゲルマニウムドープのシリコン層上に、前記絶縁層としての酸化シリコン層及び前記第２の半導体層としてのシリコン層が設けられていることが望ましい。

そして、前記第２の半導体層に集積回路が形成されていることが好ましい。また、前記集積回路が、少なくとも前記光入射手段の駆動回路を有するのが好ましい。

さらに、前記光入射手段も含めて前記第２の半導体層上に更に第２の絶縁層が設けられていることが好ましく、前記第２の絶縁層に更に他の集積回路を形成してＳｉＰ（System in Package）とすることができる。

このように、本発明に基づく光導波モジュール及び光情報処理装置はＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造によるウェーハを用いるので、デジタル回路での高速及び低消費電力動作が可能となり、高周波回路での動作周波数の向上及びノイズの低減を図ることができ、ラッチアップの完全抑制やソフトエラー発生率の低減を実現することができる。

そして、上述したようなＳＯＩ構造によるウェーハを用いたことによる効果と共に、前記第２の半導体層から少なくとも前記光導波層に達する前記凹部が形成され、この凹部に面した前記光導波層の前記光入射端面に位置合わせされた状態で前記光入射手段が前記凹部内に配置されているので、前記光入射手段を前記光導波層の前記光入射端面の近接位置に容易かつ高精度に配置することができる。これにより、従来例のように特にレンズ等の光学部品を設けなくても、効果的に前記光入射手段（光源）からの光信号を前記光導波層に入射させて光結合効率を飛躍的に改善することができ、生産性に優れている。

また、前記光入射手段を前記光導波層の前記光入射端面の近接位置に配置することができるので、前記光入射手段の出力を抑えて低消費電力化が可能となる。

さらに、レンズ等の光学部品の形成やアライメントにかかるコストを低減させることができるため、低価格なシステムの提供が可能となる。

本発明は、前記受光手段（例えば、受光素子（光配線やフォトディテクタ等）等）を前記光導波層の光出射端面に位置合わせして配置することにより、前記光導波層に効率良く入射した光信号を次段回路の前記受光手段に入射させるように構成した光通信等の光情報処理に有効に用いることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。

第１の実施の形態
図１は、本発明に基づく光情報処理装置の概略図である。本実施の形態による光情報処理装置１は、本発明に基づく光導波モジュール２と、光導波層３からの出射光を受け入れる受光手段（例えば、フォトダイオード等の受光素子、又は光ファイバー）４とを有する。

本発明に基づく光導波モジュール２は、第１の半導体層５、絶縁層６及び第２の半導体層７とがこの順に積層され、第１の半導体層５に光導波層３が形成されている光導波装置８と、この光導波装置８の光導波層３に光を入射させる光入射手段（例えば、レーザー等の発光素子）９とを有する。そして、第２の半導体層７から少なくとも光導波層３に達する凹部１０が形成され、この凹部１０に面した光導波層３の光入射端面１１に位置合わせされた状態で光入射手段９が凹部１０内に配置されている。

本発明の光導波モジュール２において、凹部１０は光入射手段９の形状、大きさ等によって任意に設定することができるが、特に、凹部１０が光導波層３から更に第１の半導体層５まで達していることが好ましい。これにより、凹部１０を一層精度良く形成することができ、またアライメントの精度をより向上することができる。

図２は、光入射手段９として用いられる発光素子（例えば、ファブリ・ペロー形レーザーダイオード）の概略断面図である。この発光素子９は、ｎ型クラッド層（ｎ−ＩｎＰ）１２と、ｐ型クラッド層（ｐ−ＩｎＰ）１３と、これらクラッド層１２、１３に挟持された活性層（ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ）１４と、ｐ型クラッド層１３上の絶縁膜１５と、この絶縁膜１５上に配されたｐ電極１６と、ｎ型クラッド層１２上に配されたｎ電極１７とからなる。例えば、発光素子９の長さ、幅は１００〜３００μｍとし、高さは５０〜１００μｍとし、ｎ電極１７及びｎ型クラッド層１２の厚みは２〜３μｍとし、活性層１４の厚みは１〜２μｍとすることができる。

そして、図１に示すように、第２の半導体層７上に配線１８を設け、また凹部１０内に配線１８’を設け、発光素子９の電極１６と配線１８とをワイヤー２２等によって接続すればよい。ここで、発光素子９の電極１７と配線１８’とは、光導波層３の光入射端面１１に位置合わせした状態で発光素子９を凹部１０内に配置することによって接続することができる。

また、光導波層３の屈折率が、第１の半導体層５及び絶縁層６の屈折率より高いことが望ましく、これにより光導波層３にて効果的な光信号２０の導波を行うことができる。

具体的には、第１の半導体層５としてのシリコン基体に不純物元素のドープによって光導波層３が形成されていることが好ましい。また、前記不純物元素はシリコンよりも屈折率の高い元素であれば良く、例えばゲルマニウムからなるのが好ましい。

また、シリコン基体５に光導波層３としてのゲルマニウムドープのシリコン層が形成され、更にこのゲルマニウムドープのシリコン層３上に、絶縁層６としての酸化シリコン層（ＳｉＯ₂層）及び第２の半導体層７としてのシリコン層が設けられていることが望ましい。

そして、第２の半導体層７に集積回路１９が形成されていることが好ましい。また、集積回路１９が、光導波層３への光入射手段９及び光導波層３からの出射光の受光手段４の駆動回路（バイポーラトランジスタ、ＭＯＳトランジスタ等）を有するのが好ましい。

本発明に基づく光導波モジュール２において、ゲルマニウムドープのシリコン層３は、シリコン基体５や酸化シリコン層６よりも屈折率ｎが高いため、光信号２０の導波路として効果的に機能する。ゲルマニウムドープのシリコン層３を通る波長としては９７０ｎｍ以上の近赤外波長域の光であり、一般に１．３μｍや１．５μｍ近傍の波長のレーザーが光源として使われる。

本発明に基づく光情報処理装置１の光伝搬メカニズムは、光入射手段（発光素子）９から出射された光信号２０が、光導波層３としてのゲルマニウムドープのシリコン層へ光入射端面１１から導入される。光導波層３へ導入された光信号２０は、光導波層３を導波し、その光出射端面２１から出射され、出射された光信号２０は、受光手段（受光素子）４によって受光される。

このように、本発明に基づく光導波モジュール２及び光情報処理装置１はＳＯＩ（Silicon On Insulator）構造によるウェーハを用いるので、デジタル回路での高速及び低消費電力動作が可能となり、高周波回路での動作周波数の向上及びノイズの低減を図ることができ、ラッチアップの完全抑制やソフトエラー発生率の低減を実現することができる。

そして、上述したようなＳＯＩ構造によるウェーハを用いたことによる効果と共に、第２の半導体層７から少なくとも光導波層３に達する凹部１０が形成され、この凹部１０に面した光導波層３の光入射端面１１に位置合わせされた状態で光入射手段９が凹部１０内に配置されているので、光入射手段９を光導波層３の光入射端面１１の近接位置に容易かつ精度良く配置することができる。これにより、従来例のように特にレンズ等の光学部品を設けなくても、効果的に光源９からの光信号２０を光導波層３に入射させて光結合効率を飛躍的に改善することができ、生産性に優れている。

また、光入射手段９を光導波層３の光入射端面１１の近接位置に配置することができるので、光入射手段９の出力を抑えて低消費電力化が可能となる。

さらに、レンズ等の光学部品の形成やアライメントにかかるコストを低減させることができるため、低価格なシステムの提供が可能となる。

以下、図３〜図５を参照して本発明に基づく光導波モジュール２及び光情報処理装置１の製造方法の一例を説明する。

まず、図３（ａ）に示すようなシリコン基体（前記第１の半導体層）５に、図３（ｂ）に示すように、前記不純物元素としての例えばゲルマニウムをドープする。ここで、前記不純物元素をイオン導入によってシリコン基体にドープする。イオン注入の際に、イオン照射エネルギーやイオンドープ量を適宜選択すればよいが、例えば、前記イオン照射エネルギーは１０ｋｅＶ〜５００ｋｅＶの範囲で適宜選択すればよく、また前記イオンドープ量は１×１０¹⁵ｉｏｎｓ／ｃｍ²〜１×１０¹⁷ｉｏｎｓ／ｃｍ²の範囲で適宜選択すればよい。

一方、図３（ｃ）に示すように、酸化シリコン層（ＳｉＯ₂）（前記絶縁層）６付きの第２のシリコン基体７’を作製する。

そして、図３（ｄ）に示すように、図３（ｂ）に示すようなゲルマニウムドープのシリコン基体３に、図３（ｃ）に示すような酸化シリコン層６付きの第２のシリコン基体７’を酸化シリコン層６の側で接合する。次いで、図４（ｅ）に示すように、第２のシリコン基体７’を所定の厚みに研磨加工して前記第２の半導体層としてのシリコン層７を形成し、これを光導波装置８とする。

次に、図４（ｆ）に示すように、イオンミリングや物理的加工によって凹部１０を形成する。このとき、凹部１０の形状、大きさ等は後の工程で配置する発光素子９の形状、大きさ等に合わせて任意に設定することができ、例えば、光導波層３から更に第１の半導体層５まで達していることが好ましい。

次に、図４（ｇ）に示すように、第２の半導体層７上及び凹部１０内に、発光素子９へ電流を通電するための配線１８、１８’をメッキ等の手法により形成する。そして、図５（ｈ）に示すように、図２に示すような発光素子９を、光を発光する活性層１４と光導波層３の光入射端面１１とを凹部１０内にアライメントし、配置する。

次に、図５（ｉ）に示すように、発光素子９のｐ電極（図示省略）と配線１８とをワイヤー２２等を用いて接続する。なお、発光素子９のｎ電極（図示省略）と配線１８’とは、発光素子９を凹部１０内に配置することによって接続される。以上のようにして、本発明に基づく光導波モジュール２を容易に作製することができる。

そして、図５（ｊ）に示すように、受光手段４を光導波層３の光出射端面２１に位置合わせして配置し、また前記第２の半導体層としてのシリコン層７に集積回路１９、特に発光素子９及び受光手段４の駆動回路を組み込む。

以上のようにして、本発明に基づく光導波モジュール２及び光情報処理装置１を容易に作製することができる。

第２の実施の形態
図２に示すような、一般的な単面発光型の半導体レーザーダイオード９は高さが８０μｍ程度であるが、活性層１４の位置は片面側に偏っており、ｎ電極１７の面から５〜１０μｍの位置にあることが多い。従って、第１の実施の形態のようにｎ電極１７を凹部１０の底面、即ち配線１８’と接合する場合、発光素子９の表面高さが、第２の半導体層７の表面高さより数十μｍ突出することになる。

そこで、本実施の形態では、図６（ａ）に示すように、凹部１０の深さを、発光素子９と第２の半導体層７とが同等の表面高さとなるように形成し、図２に示すような発光素子９を上記の第１の実施の形態とは上下反転させて凹部１０内に配置する。

これにより、発光素子９と第２の半導体層７とが同等の表面高さとなるので、例えば図６（ｂ）に示すように、発光素子９を含む第２の半導体層７上に更に第２の絶縁層２３を設け、この第２の絶縁層２３上に更に他の集積回路１９’を配してＳｉＰを構成しても、第２の絶縁層２３をより薄膜化することが可能となり、本発明に基づく光導波モジュール２及び光情報処理装置１の一層の小型化が可能となる。

第３の実施の形態
前記光入射手段としての前記発光素子は、図７（ａ）に示すように、電極１６、１７が第２の半導体層７の表面側の面にのみ形成されていてもよく、また、両電極１６、１７面の高さが段差によって互いに異なるように形成されていることが好ましい。この場合、発光素子９の電極１６、１７が第２の半導体層７の表面側の面にのみ形成されているので、図７（ｂ）に示すように、配線１８、１８’は第２の半導体層７上のみに設ければよく、配線１８、１８’の形成プロセスをより簡素化することができる。

以上、本発明を実施の形態について説明したが、上述の例は、本発明の技術的思想に基づく種々に変形が可能である。

例えば、ゲルマニウムドープのシリコン層を前記光導波層とする例を述べてきたが、ゲルマニウムドープのシリコン層以外にも酸化シリコン（ＳｉＯ₂）などを前記光導波層として使用することも可能である。例えば、酸化シリコンは透過率が非常に優れており、８５０ｎｍといった通信用のレーザーの中でも比較的安価に製造されている近赤外レーザー光を低損失で透過させることができる。そこで、酸化シリコンからなる前記光導波層を更に低屈折率の材料からなる層で挟んだ構造とすることにより、上述したゲルマニウムドープのシリコン層と同様にして、酸化シリコンを前記光導波層として効果的に機能させることが可能である。

また、図５（ｊ）に示すように、本発明に基づく光導波モジュール２を作製した後、第２の半導体層７に集積回路１９を組み込んだ例を説明したが、図４（ｅ）に示した光導波装置８の作製後、第２の半導体層７に集積回路１９を組み込んでもよい。

さらに、前記受光手段の配置位置は特に限定されず、上述したように、前記光導波層の前記光出射端面の中心線上に位置合わせして受光素子や光ファイバー等の前記受光手段を配置してもよく、或いは、図８に示すような従来例のように、前記光導波層の前記光出射端面をミラー面に形成し、前記光導波層の光出射端面の中心線の直上に前記受光手段を配置してもよい。この場合、前記光導波層を導波した光信号は、前記光導波層のミラー面の前記光出射端面にて垂直方向に偏光され、貫通孔を通過して、前記光導波層の前記光出射端面の中心線の直上に配置された前記受光手段に受光される。

第１の実施の形態による、本発明に基づく光導波モジュール及び光情報処理装置の概略断面図である。 同、本発明に基づく光導波モジュールに用いられる前記光入射手段としての発光素子の一例の概略断面図である。 同、本発明に基づく光導波モジュール及び光情報処理装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。 同、本発明に基づく光導波モジュール及び光情報処理装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。 同、本発明に基づく光導波モジュール及び光情報処理装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。 第２の実施の形態による、本発明に基づく光導波モジュール及び光情報処理装置の概略断面図である。 第３の実施の形態による、本発明に基づく光導波モジュール及び光情報処理装置、及び前記光入射手段としての発光素子の他の例を示す概略断面図である。 従来例による、ＳＯＩ構造のウェーハを用いた光配線構造の概略断面図である。

符号の説明

１…光情報処理装置、２…光導波モジュール、３…光導波層、４…受光手段、
５…第１の半導体層、６…絶縁層、７…第２の半導体層、７’…第２のシリコン基体、
８…光導波装置、９…光入射手段、１０…凹部、１１…光入射端面、
１２…ｎ型クラッド層、１３…ｐ型クラッド層、１４…活性層、１５…絶縁膜、
１６…ｐ電極、１７…ｎ電極、１８、１８’…配線、１９、１９’…集積回路、
２０…光信号、２１…光出射端面、２２…ワイヤー、２３…第２の絶縁層

Claims (15)

1. 第１の半導体層、絶縁層及び第２の半導体層とがこの順に積層され、前記第１の半導体層に光導波層が形成されている光導波装置と、この光導波装置の前記光導波層に光を入射させる光入射手段とを有する光導波モジュールにおいて、
   前記第２の半導体層から少なくとも前記光導波層に達する凹部が形成され、この凹部 に面した前記光導波層の光入射端面に位置合わせされた状態で前記光入射手段が前記凹 部内に配置されている
   ことを特徴とする、光導波モジュール。
2. 前記凹部が前記光導波層から更に前記第１の半導体層まで達している、請求項１に記載した光導波モジュール。
3. 前記凹部の深さが、前記光入射手段と前記第２の半導体層とが同等の表面高さとなるように形成されている、請求項１に記載した光導波モジュール。
4. 前記第２の半導体層上に配線が設けられており、前記光入射手段の電極と前記配線とが接続されている、請求項１に記載した光導波モジュール。
5. 前記光入射手段の電極が前記第２の半導体層の表面側の面にのみ形成されている、請求項４に記載した光導波モジュール。
6. 前記光入射手段の両電極面の高さが段差によって互いに異なるように形成されている、請求項５に記載した光導波モジュール。
7. 前記第２の半導体層に集積回路が形成されている、請求項１に記載した光導波モジュール。
8. 前記集積回路が、少なくとも前記光入射手段の駆動回路を有する、請求項７に記載した光導波モジュール。
9. 前記光入射手段も含めて前記第２の半導体層上に更に第２の絶縁層が設けられている、請求項７に記載した光導波モジュール。
10. 前記光導波層の屈折率が、前記第１の半導体層及び前記絶縁層の屈折率より高い、請求項１に記載した光導波モジュール。
11. 前記第１の半導体層としてのシリコン基体に不純物元素のドープによって前記光導波層が形成されている、請求項１０に記載した光導波モジュール。
12. 前記不純物元素がゲルマニウムからなる、請求項１１に記載した光導波モジュール。
13. 前記シリコン基体に前記光導波層としてのゲルマニウムドープのシリコン層が形成され、更にこのゲルマニウムドープのシリコン層上に、前記絶縁層としての酸化シリコン層及び前記第２の半導体層としてのシリコン層が設けられている、請求項１１に記載した光導波モジュール。
14. 請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載した光導波モジュールと、前記光導波層からの出射光を受光する受光手段とを有する、光情報処理装置。
15. 前記受光手段が前記光導波層の光出射端面に位置合わせして配置されている、請求項１４に記載した光情報処理装置。

Images