KR20210053138A - A heater structure configured to improve thermal efficiency in a modulator device - Google Patents
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Abstract
Description
[관련 출원의 참조] 본 출원은 2019년 10월 30일 출원되었고, 그 내용이 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 미국 가출원 제62/927,850호의 이익을 청구한다.[Reference to related application] This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 62/927,850, filed on October 30, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference as such.
광학 회로는 다수의 포토닉 기능/디바이스 및 광 도파로를 포함할 수도 있다. 광 도파로는 광을 구속하여 최소 감쇠로 집적 칩(integrated chip: IC) 상의 제1 지점으로부터 IC 상의 제2 지점으로 안내하도록 구성된다. 변조기 디바이스의 광 도파로는 광 도파로를 통과하는 광의 위상, 파장, 주파수 및/또는 다른 특성을 선택적으로 변경하도록 구성될 수도 있다.The optical circuit may include multiple photonic functions/devices and optical waveguides. The optical waveguide is configured to confine light and guide it from a first point on an integrated chip (IC) to a second point on the IC with minimal attenuation. The optical waveguide of the modulator device may be configured to selectively change the phase, wavelength, frequency and/or other characteristics of light passing through the optical waveguide.
본 개시내용의 양태는 첨부 도면과 함께 숙독될 때 이하의 상세한 설명으로부터 가장 양호하게 이해된다. 산업 분야에서의 표준 실시에 따르면, 다양한 특징부는 실제 축척대로 도시되어 있지는 않다는 것이 주목된다. 실제로, 다양한 특징부의 치수는 설명의 명료화를 위해 임의로 증가되거나 감소될 수도 있다.
도 1은 도파로 구조체를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 히터 구조체를 포함하는 변조기 디바이스의 몇몇 실시예의 사시도.
도 2a 및 도 2b는 히터 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격된 도파로 구조체의 몇몇 실시예의 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 제1 도파로 바로 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 히터 구조체를 포함하는 변조기 디바이스의 몇몇 실시예의 평면도로서, 제1 도파로는 제2 도파로에 직접 연결되어 있는 것인 평면도.
도 4a 및 도 4b는 제1 도파로 바로 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 히터 구조체를 포함하는 변조기 디바이스의 몇몇 실시예의 평면도로서, 제1 도파로는 제2 도파로로부터 측방향으로 오프셋되어 있는 것인 평면도.
도 5는 변조기 디바이스, 격자 구조체, 및 기판 위에 배치된 포토다이오드를 포함하는 집적 칩의 몇몇 실시예의 단면도.
도 6 내지 도 12는 히터 구조체 및 제1 도파로를 포함하는 변조기 디바이스를 형성하기 위한 방법의 몇몇 실시예의 단면도로서, 히터 구조체는 제1 도파로 바로 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 것인 단면도.
도 13은 도 6 내지 도 12의 방법에 대응하는 몇몇 실시예의 흐름도.Aspects of the present disclosure are best understood from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings. It is noted that, according to standard practice in the industry, various features are not drawn to scale. Indeed, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or decreased for clarity of description.
1 is a perspective view of some embodiments of a modulator device including a heater structure at least partially laterally surrounding a waveguide structure.
2A and 2B are cross-sectional views of some embodiments of a waveguide structure spaced laterally between inner sidewalls of the heater structure.
3A to 3C are plan views of some embodiments of a modulator device including a heater structure placed directly on the first waveguide and at least partially laterally surrounding it, wherein the first waveguide is directly connected to the second waveguide. .
4A and 4B are plan views of some embodiments of a modulator device including a heater structure that lies directly over a first waveguide and at least partially laterally surrounds it, wherein the first waveguide is laterally offset from the second waveguide. Top view.
5 is a cross-sectional view of some embodiments of an integrated chip including a modulator device, a grating structure, and a photodiode disposed over a substrate.
6-12 are cross-sectional views of some embodiments of a method for forming a modulator device comprising a heater structure and a first waveguide, wherein the heater structure lies directly over the first waveguide and at least partially laterally surrounds it. .
13 is a flow diagram of some embodiments corresponding to the method of FIGS. 6-12.
이하의 개시내용은 제공된 요지의 상이한 특징부를 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예 또는 예를 제공한다. 구성 요소 및 장치의 특정 예가 본 개시내용을 간단화하기 위해 이하에 설명된다. 이들은 물론 단지 예일 뿐이고, 한정이 되도록 의도된 것은 아니다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제2 특징부 위에 또는 상에 제1 특징부의 형성은 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하여 형성되어 있는 실시예를 포함할 수도 있고, 부가의 특징부가 제1 및 제2 특징부 사이에 형성될 수도 있어, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하지 않을 수도 있게 되는 실시예를 또한 포함할 수도 있다. 게다가, 본 개시내용은 다양한 예에서 도면 숫자 및/또는 문자를 반복할 수도 있다. 이 반복은 간단화 및 명료화를 위한 것이고, 자체로 다양한 실시예 및/또는 설명된 구성 사이의 관계를 지시하는 것은 아니다.The following disclosure provides a number of different embodiments or examples for implementing different features of the provided subject matter. Specific examples of components and devices are described below to simplify the present disclosure. These are of course only examples and are not intended to be limiting. For example, in the description that follows, the formation of a first feature on or on a second feature may include an embodiment in which the first and second features are formed in direct contact, and the additional features are formed by first and second features. An embodiment may also be included in which the first and second features may not be in direct contact, such that they may be formed between the two features. In addition, the present disclosure may repeat figures and/or letters in various examples. This repetition is for simplicity and clarity, and does not in itself dictate the relationship between the various embodiments and/or the described configurations.
또한, "밑", "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적 상대 용어는 도면에 도시되어 있는 바와 같이 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 일 요소 또는 특징부의 관계를 설명하기 위해 용이한 설명을 위해 본 명세서에서 사용될 수도 있다. 공간적 상대 용어는 도면에 도시되어 있는 배향에 추가하여 사용 또는 동작시에 디바이스의 상이한 배향을 포함하도록 의도된다. 장치는 다른 방식으로 배향될 수도 있고(90도 회전되거나 다른 배향에 있음), 본 명세서에 사용된 공간적 상대 기술자는 마찬가지로 이에 따라 해석될 수도 있다.In addition, spatially relative terms such as "bottom", "bottom", "bottom", "top", "top", etc., as shown in the figure, refer to one element for another element(s) or feature(s) or It may be used herein for ease of description to describe the relationship of features. Spatial relative terms are intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientations shown in the figures. The device may be oriented in a different way (rotated 90 degrees or in a different orientation), and the spatial relative descriptors used herein may likewise be interpreted accordingly.
전자 및 통신에서, 변조는 정보가 송신기로부터 수신기로 전송될 수 있게 하는 방식으로 주기적 파형의 하나 이상의 특성을 변화시키는 프로세스이다. 예를 들어, 진폭 변조(amplitude modulation: AM), 주파수 변조(frequency modulation: FM) 및 위상 변조는 주기적 파형을 변조하여 장거리 또는 단거리에 걸쳐 정보를 전달하는 데 사용될 수 있다.In electronics and communications, modulation is the process of changing one or more characteristics of a periodic waveform in a way that allows information to be transmitted from a transmitter to a receiver. For example, amplitude modulation (AM), frequency modulation (FM), and phase modulation can be used to convey information over long or short distances by modulating a periodic waveform.
변조기 디바이스는 입력 단자 및 출력 단자를 포함할 수도 있다. 제1 도파로 및 제2 도파로는 입력 단자로부터 분기되고 이어서 출력 단자에서 재결합할 수도 있어, 광이 변조기 디바이스를 통해 진행할 수 있는 2개의 경로 또는 채널이 존재하게 된다. 제1 도파로는 제2 도파로와 근접하거나 또는 직접 접촉할 수도 있어, 제1 및 제2 도파로가 서로 광학적으로 결합되게 된다. 변조기 디바이스의 동작 중에, 입력 광은 초기 위상으로 입력 단자에서 수용되고, 이어서 재결합되어 출력 단자에서 출력 광으로서 제공되기 전에 제1 도파로 및 제2 도파로를 따라 통과하도록 분할된다. 제1 및 제2 도파로는 광학적으로 함께 결합되기 때문에, 출력 광은 제1 및 제2 도파로로부터 발생하는 보강 또는 상쇄 간섭으로 인해 위상 시프트될 수 있다.The modulator device may comprise an input terminal and an output terminal. The first waveguide and the second waveguide may diverge from the input terminal and then recombine at the output terminal, such that there are two paths or channels through which light can travel through the modulator device. The first waveguide may be in close proximity or direct contact with the second waveguide, so that the first and second waveguides are optically coupled to each other. During operation of the modulator device, the input light is received at the input terminal in an initial phase and is then recombined to be split to pass along the first waveguide and the second waveguide before being provided as output light at the output terminal. Since the first and second waveguides are optically coupled together, the output light may be phase shifted due to constructive or destructive interference arising from the first and second waveguides.
히터 구조체는 열을 발생하여 제1 도파로에 인가하기 위해 제1 도파로 위에, 아래에 및/또는 나란히 배열될 수도 있다. 이 열은 제1 도파로의 온도 변화를 유도할 수 있는데, 이 온도 변화는 이어서 제2 도파로의 것에 대해 제1 도파로의 굴절률, 캐리어 이동도 및/또는 다른 특성을 변화시킨다. 따라서, 제1 도파로를 통해 진행하는 광의 속도 및/또는 위상이 제2 도파로를 통해 진행하는 광의 것에 대해 시프트될 수 있어, 히터 구조체의 온도가 출력 단자에서 출사광에 부여된 위상 시프트를 제어할 수 있게 된다. 따라서, 변조기 디바이스는 히터 구조체의 온도를 제어할 수 있어, 입력 광이 그 변조가 전송될 다양한 데이터 상태에 대응하는 출력 광을 제공하도록 변조되게 된다. 그러나, 히터 구조체는 제1 도파로 위에 놓일 수도 있어서, 히터 구조체의 저면(bottom surface)은 0이 아닌 거리만큼 제1 도파로의 상부면(upper surface)으로부터 수직으로 오프셋되게 된다. 유전성 재료가 히터 구조체와 제1 도파로 사이에 배치된다. 또한, 열은 히터 구조체로부터 모든 방향으로 복사될 수도 있어서, 열이 제1 도파로를 향해 집중되지 않고 변조기 디바이스의 열 효율이 감소되게 된다. 모든 방향에서의 열 복사를 고려하기 위해, 히터 구조체에 전달되는 전력의 양은 제1 도파로로부터 방사되는 전력을 보상하기 위해 증가될 수도 있다(이에 의해 히터 구조체에 의해 발생된 열을 증가시킴). 이는 이어서, 변조기 디바이스의 전력 소비를 증가시키고 변조기 디바이스의 열 효율을 더 감소시킬 수도 있다.The heater structure may be arranged above, below and/or side by side the first waveguide to generate heat and apply it to the first waveguide. This heat can induce a temperature change in the first waveguide, which temperature change in turn changes the refractive index, carrier mobility and/or other properties of the first waveguide relative to that of the second waveguide. Accordingly, the speed and/or phase of light traveling through the first waveguide can be shifted with respect to that of light traveling through the second waveguide, so that the temperature of the heater structure can control the phase shift applied to the emitted light at the output terminal. There will be. Thus, the modulator device can control the temperature of the heater structure such that the input light is modulated to provide output light corresponding to the various data states to which the modulation is to be transmitted. However, the heater structure may be overlying the first waveguide, so that the bottom surface of the heater structure is vertically offset from the upper surface of the first waveguide by a non-zero distance. A dielectric material is disposed between the heater structure and the first waveguide. Further, heat may be radiated from the heater structure in all directions, such that the heat is not concentrated toward the first waveguide and the thermal efficiency of the modulator device is reduced. To account for heat radiation in all directions, the amount of power delivered to the heater structure may be increased to compensate for the power radiated from the first waveguide (and thereby increase the heat generated by the heater structure). This may in turn increase the power consumption of the modulator device and further reduce the thermal efficiency of the modulator device.
본 출원의 다양한 실시예는 도파로 구조체 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 에워싸는 히터 구조체를 포함하는 변조기 디바이스에 관한 것이다. 예를 들어, 변조기 디바이스는 도파로 구조체 위에 놓여 있는 상호 접속 유전성 구조체를 포함한다. 히터 구조체는 상호 접속 유전성 구조체 내에 배치되고 도파로 구조체 위에 놓여 있다. 히터 구조체는 상부 도전체 및 히터 기둥 구조체를 포함할 수도 있다. 상부 도전체는 도파로 구조체 바로 위에 놓여 있고 상호 접속 유전성 구조체에 의해 도파로 구조체로부터 수직으로 오프셋된다. 히터 기둥 구조체는 상부 도전체의 아래에 놓여 있고 상부 도전체로부터 도파로 구조체의 상부면 아래의 지점까지 연장된다. 도파로 구조체는 히터 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어, 히터 구조체가 도파로 구조체 바로 위에 놓여 도파로 구조체를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸게 된다. 히터 구조체는 도파로 구조체를 향해 열을 집중시키도록 구성되어, 히터 구조체에 의해 발생된 열이 도파로 구조체를 통과하는 광의 위상 시프트를 제어할 수도 있게 된다. 도파로 구조체는 히터 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있기 때문에, 열은 도파로 구조체를 향해 더 직접적으로 복사될 수도 있다. 이는 부분적으로는, 변조기 디바이스의 열 효율을 증가시킬 수도 있고 변조기 디바이스의 전력 소비를 감소시킬 수도 있다.Various embodiments of the present application are directed to a modulator device comprising a heater structure overlying a waveguide structure and at least partially laterally surrounding it. For example, a modulator device includes an interconnecting dielectric structure overlying a waveguide structure. The heater structure is disposed within the interconnect dielectric structure and overlies the waveguide structure. The heater structure may include an upper conductor and a heater pillar structure. The upper conductor lies directly over the waveguide structure and is vertically offset from the waveguide structure by the interconnect dielectric structure. The heater column structure lies under the upper conductor and extends from the upper conductor to a point below the upper surface of the waveguide structure. The waveguide structure is laterally spaced between the inner sidewalls of the heater pillar structure, so that the heater structure is placed directly on the waveguide structure to at least partially surround the waveguide structure laterally. The heater structure is configured to concentrate heat toward the waveguide structure, so that the heat generated by the heater structure may control a phase shift of light passing through the waveguide structure. Since the waveguide structure is laterally spaced between the inner sidewalls of the heater structure, heat may be radiated more directly toward the waveguide structure. This may, in part, increase the thermal efficiency of the modulator device and may reduce the power consumption of the modulator device.
도 1은 히터 구조체(111)의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격된 제1 도파로(112)를 포함하는 변조기 디바이스(100)의 몇몇 실시예의 사시도를 도시하고 있다.1 shows a perspective view of some embodiments of a
변조기 디바이스(100)는 입력 단자(101) 및 출력 단자(103)를 포함한다. 제1 도파로(112) 및 제2 도파로(115)는 입력 단자(101)로부터 분기되고, 이어서 출력 단자(103)에서 재결합되어, 이에 의해 광이 변조기 디바이스(100)를 통해 진행할 수 있는 2개의 경로 또는 채널을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 도파로(112, 115)는 입력 단자(101)와 출력 단자(103) 사이에서 대칭적으로 분기된다. 제1 도파로(112)는 제2 도파로(115)와 근접하거나 또는 직접 접촉할 수도 있어, 제1 및 제2 도파로(112, 115)가 서로 광학적으로 결합되게 된다. 몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)는 입력 단자(101)에 결합된 제1 입력 영역(112i) 및 출력 단자(103)에 결합된 제1 출력 영역(112o)을 갖는다. 또한, 제2 도파로(115)는 입력 단자(101)에 결합된 제2 입력 영역(115i) 및 출력 단자(103)에 결합된 제2 출력 영역(115o)을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)는 반도체 재료(예를 들어, 실리콘)를 포함하고, 제1 도핑 영역(112a) 및 제2 도핑 영역(112b)을 포함하는 활성 영역을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 도핑 영역(112a)은 제1 도핑 유형(예를 들어, p-형)을 포함하고, 제2 도핑 영역(112b)은 제1 도핑 유형과 반대되는 제2 도핑 유형(예를 들어, n-형)을 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 도핑 유형은 n-형이고, 제2 도핑 유형은 p-형이고, 또는 그 반대도 마찬가지이다.The
히터 구조체(111)는 제1 도파로(112)의 활성 영역 위에 놓여 있다. 몇몇 실시예에서, 히터 구조체(111)는 상부 도전체(110) 및 히터 기둥 구조체(108)를 포함한다. 상부 도전체(110)는 제1 및 제2 도핑 영역(112a, 112b) 바로 위에 놓여 있다. 히터 기둥 구조체(108)는 상부 도전체(110)의 하부면(lower surface)으로부터 제1 도파로(112)의 상부면 아래의 지점까지 연속적으로 연장한다. 또한, 제1 도파로(112)의 활성 영역은 히터 기둥 구조체(108)의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어, 히터 구조체(111)가 제1 도파로(112)를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸게 된다. 몇몇 실시예에서, 히터 기둥 구조체(108)의 저면은 제1 도파로(112)의 저면과 정렬된다. 더욱이, 상부 도전체(110) 및 히터 기둥 구조체(108)는 높은 열전도도를 갖는 하나 이상의 재료를 포함한다. 예를 들어, 상호 접속 유전성 구조체(도시되어 있지 않음)가 제1 도파로(112) 및 히터 구조체(111) 주위에 배치될 수도 있으며, 여기서 히터 구조체(111)의 하나 이상의 재료는 상호 접속 유전성 구조체가 구성되는 재료(들)보다 높은 열전도도를 갖는다.The
몇몇 실시예에서, 변조기 디바이스(100)의 동작 중에, 충돌광(107)이 초기 위상으로 입력 단자(101)에서 수용되고, 이어서 재결합되어 출력 단자(103)에서 출사광(109)으로서 제공되기 전에, 제1 도파로(112) 및 제2 도파로(115)를 따라 통과하도록 분할된다. 제1 도파로(112)와 제2 도파로(115)는 광학적으로 결합되기 때문에, 출사광(109)은 제1 및 제2 도파로(112, 115)로부터 발생하는 보강 또는 상쇄 간섭으로 인해 위상 시프트될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 히터 구조체(111)는 열을 발생하여 제1 도파로(112)의 활성 영역에 인가하도록 구성된다. 히터 구조체(111)에 의해 발생된 열은 제1 도파로의 온도 변화를 유도할 수 있는데, 이 온도 변화는 이어서 제2 도파로(115)의 것에 대해, 제1 도파로(112)의 굴절률, 캐리어 이동도 및/또는 다른 특성을 변화시킨다. 따라서, 제1 도파로(112)를 통해 진행하는 광의 속도 및/또는 위상이 제2 도파로(115)를 통해 진행하는 광의 것에 대해 시프트될 수 있어, 히터 구조체(111)의 온도가 출력 단자(103)에서 출사광(109)에 부여된 위상 시프트를 제어할 수 있게 된다. 또한, 변조기 디바이스(100)는 시간 내에 전송될 데이터 상태에 기초하여 시간 내에 히터 구조체(111)에 의해 발생된 열의 온도를 제어하도록 구성되어, 충돌광(107)이 그 변조가 전송될 다양한 데이터 상태에 대응하는 출사광을 제공하도록 변조되게 된다. 위상 변조를 사용하는 변조 예가 전술되었지만, 다른 실시예에서, 예를 들어 진폭 변조 또는 주파수 변조와 같은 다른 유형의 변조가 또한 사용될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.In some embodiments, during operation of the
제1 도파로(112)의 활성 영역 바로 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 히터 구조체(111)에 의해, 히터 구조체(111)는 열을 제1 및 제2 도핑 영역(112a, 112b)을 향해 지향할 수도 있다. 이는 이어서 인접한 구조체 및/또는 유전성 재료를 향해 복사되고 그리고/또는 흡수될 수도 있는 열의 양을 감소시켜, 이에 의해 변조기 디바이스(100)의 열 효율을 증가시킬 수도 있다. 또한, 히터 구조체(111)는 높은 열전도도를 갖는 하나 이상의 재료를 포함하여, 이에 의해 변조기 디바이스(100)의 열 효율을 증가시킨다. 따라서, 히터 구조체(111)는 변조기 디바이스(100)의 전력 소비를 감소시키고 변조기 디바이스(100)의 열 효율을 증가시킬 수도 있다.By the
도 2a는 상부 도전체(110) 및 히터 기둥 구조체(108)를 갖는 히터 구조체(111)를 갖는 변조기 디바이스(200a)의 몇몇 실시예의 단면도를 도시하고 있다.2A shows a cross-sectional view of some embodiments of a
몇몇 실시예에서, 변조기 디바이스(200a)는 기판(202) 위에 놓여 있는 제1 도파로(112)를 포함한다. 벌크 유전성 구조체(204)가 기판(202) 위에 배열되고, 제1 도파로(112)와 기판(202) 사이에서 이격될 수도 있다. 하부 층간 유전성(inter-level dielectric: ILD) 구조체(206)가 벌크 유전성 구조체(204) 위에 놓여 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)는 벌크 유전성 구조체(204) 바로 위에 배열되고 하부 ILD 구조체(206)는 제1 도파로(112)를 측방향으로 에워싼다. 몇몇 실시예에서, 벌크 유전성 구조체(204)는 예를 들어, 이산화 실리콘, 다른 적합한 산화물, 저-k 유전성 재료, 상기의 것들의 임의의 조합, 또는 다른 적합한 유전성 재료와 같은 산화물일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 하부 ILD 구조체(206)는, 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물, 저-k 유전성 재료, 극저-k 유전성 재료, 상기 것들의 임의의 조합, 또는 다른 적합한 유전성 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 기판(202)은 예를 들어, 단결정 실리콘, 실리콘-온-절연체(silicon-on-insulator: SOI) 기판, 또는 다른 적합한 반도체 기판 재료와 같은 반도체 본체일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 다양한 실시예에서, 기판(202) 및 제1 도파로(112)는 동일한 재료(예를 들어, 실리콘)를 포함한다.In some embodiments,
몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)는 광을 전달하도록 구성된 반도체 재료(예를 들어, 실리콘)를 포함한다. 제1 도파로(112)는 서로 인접하여 측방향으로 이격된 제1 도핑 영역(112a) 및 제2 도핑 영역(112b)을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 도핑 영역(112a)은 제1 도핑 유형(예를 들어, p-형)을 포함하고, 제2 도핑 영역(112b)은 제1 도핑 유형에 반대되는 제2 도핑 유형(예를 들어, n-형)을 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 도핑 유형은 p-형이고, 제2 도핑 유형은 n-형이고, 또는 그 반대도 마찬가지이다. 또 다른 실시예에서, 제1 및/또는 제2 도핑 영역(112a, 112b)은 하부 ILD 구조체(206) 및/또는 상부 ILD 구조체(214) 내에 배치된 하나 이상의 도전성 비아 및/또는 와이어(도시되어 있지 않음)에 전기적으로 결합된다. 다양한 실시예에서, 제1 도파로(112)의 활성 영역을 통해 진행하는 광의 위상을 변경하기 위해, 제1 방향에서 도전성 비아 및/또는 와이어(도시되어 있지 않음)를 통해, 제1 도파로(112)의 제1 도핑 영역(112a) 및 제2 도핑 영역(112b)을 가로질러 바이어스가 인가된다. 이러한 실시예에서, 광은 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 진행한다.In some embodiments, the
히터 구조체(111)는 제1 도파로(112) 위에 놓이고, 하부 ILD 구조체(206) 및/또는 상부 ILD 구조체(214) 내에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 히터 구조체(111)는 상부 도전체(110) 및 히터 기둥 구조체(108)를 포함한다. 히터 기둥 구조체(108)는 상부 도전체(110)의 하부면으로부터 벌크 유전성 구조체(204)의 상부면으로 연속적으로 연장된다. 또한, 제1 도파로(112)는 히터 기둥 구조체(108)의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있다. 다양한 실시예에서, 히터 기둥 구조체(108)는 하부 기둥 구조체(208) 및 하부 기둥 구조체(208) 위에 놓여 있는 상부 기둥 구조체(209)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 하부 기둥 구조체(208)는 예를 들어, 반도체 기판 재료, 실리콘, 진성 실리콘, p-도핑 실리콘, n-도핑 실리콘, 폴리실리콘, 또는 다른 적합한 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 하부 기둥 구조체(208)는 제1 도파로(112)와 동일한 재료(예를 들어, 실리콘)를 포함한다. 또한, 몇몇 실시예에서, 하부 기둥 구조체(208)의 저면은 제1 도파로(112)의 저면과 정렬되고, 하부 기둥 구조체(208)의 상면(top surface)은 제1 도파로(112)의 상부면과 정렬된다. 상부 기둥 구조체(209)는 상부 도전체(110)로부터 하부 기둥 구조체(208)까지 연속적으로 연장된다. 몇몇 실시예에서, 상부 기둥 구조체(209)는 히터 비아(210) 및 히터 비아(210) 위에 놓여 있는 히터 와이어(212)를 포함한다. 도전성 비아(216)는 상부 도전체(110) 위에 놓이고 히터 구조체(111)에 전기적으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 도전성 비아(216), 히터 비아(210), 및/또는 히터 와이어(212)는 예를 들어, 각각 텅스텐, 알루미늄, 구리, 상기 것들의 임의의 조합 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 상부 도전체(110)는 예를 들어, 티타늄, 탄탈, 티타늄 질화물, 탄탈 질화물, 상기 것들의 임의의 조합 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다.The
또한, 적합한 신호(예를 들어, 전압, 전류 등)의 인가시에, 히터 구조체(111)는 예시적인 열파(heat wave)(220)에 의해 예시되어 있는 바와 같이, 열을 발생시키는 하나 이상의 재료를 포함한다. 히터 구조체(111)는 제1 도파로(112)에 굴절률을 변화시키기 위해 제1 도파로(112)에 열을 인가하도록 구성되어, 이에 의해 제1 도파로(112)의 활성 영역을 진행할 때 광의 위상을 변화시킨다. 동작 중에, 광의 위상의 변화는 이하의 식: 에 의해 제1 도파로(112)의 온도 변화에 의존하는데, 여기서 는 제1 도파로(112)의 재료의 열광학 계수이고, ΔT는 제1 도파로(112)의 온도 변화이고, L은 히터 구조체(111)에 노출될 때 광이 진행하는 길이이고, λ는 광의 파장이다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)는 켈빈(Kelvin)당 약 1.86×10-4의 열광학 계수를 갖는 실리콘을 포함하는데, 이는 실리콘의 굴절률이 매 6 켈빈(또는 섭씨 6도) 온도 변화마다 1.1×10-3만큼 변화한다는 것을 지시한다.In addition, upon application of a suitable signal (e.g., voltage, current, etc.), the
히터 기둥 구조체(108) 위에 놓여 있는 상부 도전체(110)에 의해, 열이 상부 도전체(110)로부터 상부 기둥 구조체(209) 및 하부 기둥 구조체(208)로 전도될 수도 있다. 상부 기둥 구조체(209) 및 하부 기둥 구조체(208)는 상부 도전체(110)보다 제1 도파로(112)에 더 근접하기 때문에, 열은 제1 도파로(112)로 더 효과적으로 지향될 수도 있다. 이는 이어서, 변조기 디바이스(100)의 열 효율을 증가시키고 변조기 디바이스(100)의 전력 소비를 감소시킬 수도 있다. 또한, 제1 도파로(112) 바로 위에 놓여 있는 상부 도전체(110) 및 제1 도파로(112)를 적어도 부분적으로 측방향으로 에워싸는 히터 기둥 구조체(108)에 의해, 히터 구조체(111)는 예시적인 열파(220)를 제1 도파로(112)의 활성 영역 주위의 영역[예를 들어, 제1 및/또는 제2 도핑 영역(112a, 112b)]으로 구속할 수도 있다. 이는 예시적인 열파(220)가 기판(202) 위에 배치된 다른 디바이스 및/또는 구조체로 복사되는 것을 방지하여, 이에 의해 변조기 디바이스(100)의 열 효율을 더 증가시킬 수도 있다. 게다가, 이는 변조기 디바이스(100)의 전력 소비를 더 감소시킬 수도 있다.Heat may be conducted from the
또한, 히터 구조체(111)는 주위 유전성 재료(들) 및/또는 구조체(들)보다 높은 열전도도를 갖는 재료(들)를 포함할 수도 있어, 히터 구조체(111)는 열을 효과적으로 생성하여 제1 도파로(112)의 활성 영역을 향해 지향시킬 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 하부 기둥 구조체(208)는 제1 열전도도를 갖는 제1 재료(들)(예를 들어, 진성 실리콘)를 포함하고, 상부 기둥 구조체(209)는 제2 열전도도를 갖는 제2 재료(들)(예를 들어, 알루미늄, 구리, 텅스텐, 상기 것들의 임의의 조합 등)를 포함하고, 상부 도전체(110)는 제3 열전도도를 갖는 제3 재료(들)(예를 들어, 티타늄 질화물, 탄탈 질화물, 티타늄 등)를 포함하고, , 및 하부 ILD 구조체(206) 및/또는 상부 ILD 구조체(214)는 제4 열전도도를 갖는 유전성 재료(들)(예를 들어, 실리콘 산화물, 저-k 유전성 재료, 실리콘 탄화물, 상기 것들의 조합 등)를 포함한다. 제4 열전도도는 제1 열전도도, 제2 열전도도 및 제3 열전도도 각각보다 작아, 히터 구조체(111)에 의해 발생된 열이 상부 도전체(110)로부터 히터 기둥 구조체(108)로 효과적으로 전도될 수도 있게 된다. 히터 기둥 구조체(108)는 상부 도전체(110)보다 제1 도파로(112)에 더 근접하기 때문에, 열은 제1 도파로(112)를 향해 더 쉽게 지향될 수도 있다. 따라서, 히터 구조체(111)는 하부 ILD 구조체(206)보다 더 쉽게 제1 도파로(112)를 향해 열을 전도할 수도 있고 그리고/또는 상부 ILD 구조체(214)는 제1 도파로(112)로부터 이격하여 열을 전도할 수도 있다. 이는 이어서, 또한 변조기 디바이스(200a)의 열 효율을 증가시키고 변조기 디바이스(200a)의 전력 소비를 감소시킬 수도 있다.In addition, the
몇몇 실시예에서, 하부 기둥 구조체(208)의 제1 열전도도는 약 150 미터 켈빈당 와트[W/(m*K)] 또는 약 125 내지 175 W/(m*K)의 범위 이내일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 상부 기둥 구조체(209)의 제2 열전도도는 약 225 W/(m*K), 약 400 W/(m*K), 또는 약 210 내지 420 W/(m*k)의 범위 이내에 있을 수도 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 하부 기둥 구조체(208)의 제1 열전도도는 상부 기둥 구조체(209)의 제2 열전도도보다 작을 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 상부 도전체(110)의 제3 열전도도는 약 12 W/(m*K), 약 12 W/(m*K), 약 60 W/(m*K), 또는 약 10 내지 100 W/(m*K)의 범위 이내에 있을 수도 있다. 다른 실시예에서, 히터 구조체(111) 및/또는 제1 도파로(112)를 둘러싸는 유전층(들) 및/또는 구조체(들)[예를 들어, 하부 ILD 구조체(206) 및/또는 상부 ILD 구조체(214)]의 제4 열전도도는 약 1 W/(m*K), 약 5 W/(m*K), 또는 약 0.5 내지 50 W/(m*K)의 범위 이내일 수도 있다.In some embodiments, the first thermal conductivity of the
도 2b는 제1 도파로(112) 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 히터 구조체(111)를 포함하는 변조기 디바이스(200b)의 몇몇 실시예의 단면도를 도시하고 있다.2B shows a cross-sectional view of some embodiments of a
몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)는 기판 재료(예를 들어, 실리콘)를 포함하고, 제1 도핑 영역(112a), 제2 도핑 영역(112b) 및 제1 및 제2 도핑 영역(112a, 112b) 사이에 측방향으로 배치된 중앙 미도핑 영역(112c)을 포함한다. 제1 도핑 영역(112a)은 예를 들어, 제1 도핑 유형(예를 들어, n-형)을 포함할 수도 있고, 제2 도핑 영역(112b)은 예를 들어, 제1 도핑 유형에 반대되는 제2 도핑 유형(예를 들어, p-형)을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 중앙 미도핑 영역(112c)은 진성 실리콘일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 도핑 영역(112a, 112b)은 중앙 미도핑 영역(112c)의 최상부면 아래에 배치된 최상부면을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 도핑 영역(112a, 112b)은 하나 이상의 도전성 비아 및/또는 와이어(도시되어 있지 않음)에 직접 전기적으로 결합된다. 이러한 실시예에서, 제1 도파로(112)의 활성 영역을 통해 진행하는 광의 위상을 변화시키기 위해 제1 방향으로 제1 및 제2 도핑 영역(112a, 112b)을 가로질러 바이어스가 인가될 수도 있으며, 여기서 광은 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 진행한다. 다른 실시예에서, 하부 기둥 구조체(208)의 최상부면은 중앙 미도핑 영역(112c)의 최상부면과 정렬된다.In some embodiments, the
도 3a는 제1 도파로(112) 바로 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 히터 구조체(111)를 포함하는 변조기 디바이스의 몇몇 실시예의 평면도(300a)를 도시하고 있는데, 제1 도파로(112)는 제2 도파로(115)에 직접 연결되어 있다. 몇몇 실시예에서, 도 3a의 평면도(300a)는 도 2a의 라인 A-A'를 따라 취한 도 2a의 변조기 디바이스(200a)의 몇몇 대안 실시예에 대응한다. 다른 실시예에서, 도 2a의 단면도는 도 3a의 라인 B-B'로부터 취해져 있을 수도 있다.3A shows a
제1 도파로(112)의 활성 영역(302)은 제1 도파로(112)의 제1 및 제2 도핑 영역(112a, 112b) 및 히터 구조체(111)의 적어도 일부를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)은 위에서부터 볼 때 만곡된 직사각형 구조체와 유사하다. 활성 영역(302)은 제1 도파로(112)의 비활성 영역(304)과 연속적으로 연결될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)의 비활성 영역(304)은 예를 들어, 미도핑 실리콘, 진성 실리콘 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 제2 도파로(115)는 제1 도파로(112)와 직접 접촉하고, 예를 들어 제1 도파로(112)의 비활성 영역(304)과 동일한 재료(예를 들어, 진성 실리콘)를 포함할 수도 있다. 따라서, 제1 도파로(112)는 제2 도파로(115)에 광학적으로 결합된다. 또한, 히터 구조체(111)는 활성 영역(302) 위에 놓이고, 열을 발생하여 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)으로 지향시키도록 구성된다. 히터 구조체(111)는 상부 도전체(110) 및 히터 기둥 구조체(108)를 포함하여, 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)이 히터 기둥 구조체(108)의 측벽들 사이에서 측방향으로 이격되게 된다. 이는 부분적으로, 히터 구조체(111)가 열을 발생하여 활성 영역(302)에 구속하는 것을 용이하게 하여, 열이 제1 도파로(112)를 통해 진행하는 광의 위상에 영향을 미칠 수도 있게 된다. 몇몇 실시예에서, 상부 도전체(110) 및/또는 히터 기둥 구조체(108)는 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)의 형상에 합치하는 만곡된 직사각형 구조체를 각각 갖는다. 따라서, 히터 구조체(111)는 열을 발생하여 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)에 구속하도록 구성되어, 이에 의해 변조기 디바이스의 열 효율을 증가시키고 변조기 디바이스의 전력 소비를 감소시킨다.The
도 3b는 제1 도파로(112) 바로 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 히터 구조체(111)를 포함하는 변조기 디바이스의 몇몇 실시예의 평면도(300b)를 도시하고 있는데, 제1 도파로(112)는 제2 도파로(115)에 직접 연결되어 있다. 몇몇 실시예에서, 도 3b의 평면도(300b)는 도 2a의 라인 A-A'를 따라 취한 도 2a의 변조기 디바이스(200a)의 몇몇 대안 실시예에 대응한다. 다른 실시예에서, 도 2a의 단면도는 도 3a의 라인 B-B'로부터 취해져 있을 수도 있다.3B shows a
도 3b의 평면도(300b)에 도시되어 있는 바와 같이, 위에서부터 볼 때, 상부 도전체(110) 및 히터 기둥 구조체(108)는 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)의 만곡된 직사각형 형상과는 상이한 직사각형 형상을 각각 갖는다. 따라서, 히터 구조체(111)는 활성 영역(302) 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸서, 히터 구조체(111)가 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)에 열을 구속하도록 구성되게 된다.As shown in the
도 3c는 히터 구조체(111) 및 제1 도파로(112)를 포함하는 변조기 디바이스의 몇몇 실시예의 평면도(300c)를 도시하고 있는데, 제1 도파로(112)는 제2 도파로(115)에 직접 연결되어 있다. 몇몇 실시예에서, 도 3c의 평면도(300c)는 도 2b의 라인 A-A'를 따라 취한 도 2b의 변조기 디바이스(200b)의 몇몇 대안 실시예에 대응한다. 다른 실시예에서, 도 2b의 단면도는 도 3c의 라인 B-B'로부터 취해져 있을 수도 있다.3C shows a
제1 도파로(112)의 중앙 미도핑 영역(112c)은 제1 도파로(112)의 제1 및 제2 도핑 영역(112a, 112b) 사이에 측방향으로 개재된다. 따라서, 활성 영역(302)은 중앙 미도핑 영역(112c), 제1 도핑 영역(112a) 및 제2 도핑 영역(112b)을 포함한다. 히터 구조체(111)의 상부 도전체(110)는 제1 도파로(112)의 활성 영역(302) 위에 놓여 있다. 또한, 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)은 히터 기둥 구조체(108)의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있다.The central
도 4a는 제1 도파로(112) 바로 위에 놓여 있는 히터 구조체(111)를 포함하는 변조기 디바이스의 몇몇 실시예의 평면도(400a)를 도시하고 있는데, 제1 도파로(112)는 제2 도파로(115)로부터 측방향으로 오프셋되어 있다. 몇몇 실시예에서, 도 4a의 평면도(400a)는 도 2b의 라인 A-A'를 따라 취한 도 2b의 변조기 디바이스(200b)의 몇몇 대안 실시예에 대응한다. 다른 실시예에서, 도 2b의 단면도는 도 4a의 라인 B-B'로부터 취해져 있을 수도 있다. 또한, 평면도(400a)는 도 2a의 라인 A-A'를 따라 취한 도 2a의 변조기 디바이스(200a)의 몇몇 대안 실시예에 대응할 수도 있고, 여기서, 중앙 미도핑 영역(112c)은 생략되어 있고 제1 도핑 영역(112a)은 제2 도핑 영역(112b)(도시되어 있지 않음)과 직접 접촉한다. 이러한 실시예에서, 도 2a의 단면도는 도 4a의 라인 B-B'로부터 취해져 있을 수도 있다.FIG. 4A shows a
몇몇 실시예에서, 위에서부터 볼 때, 제1 도파로(112)는 링형 구조체와 유사하다. 제1 도파로의 활성 영역(302)은 히터 구조체(111), 제1 도핑 영역(112a), 제2 도핑 영역(112b), 및 중앙 미도핑 영역(112c)을 포함할 수도 있다. 활성 영역(302)은 제1 도파로(112)의 비활성 영역(304)과 연속적으로 연결될 수도 있다. 비활성 영역(304)은 중앙 미도핑 영역(112c)을 포함할 수도 있다. 또한, 제2 도파로(115)는 제1 도파로(112) 옆에 측방향으로 배치된다. 몇몇 실시예에서, 제2 도파로(115)는 제1 도파로(112)의 중앙 미도핑 영역(112c)과 동일한 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제2 도파로(115)는 입력 단자(101), 제2 도파로(115), 및 출력 단자(103)가 평면 내에서 라인을 따라 동일 선상에 있도록 실질적으로 직선형일 수도 있다. 다른 실시예에서, 제2 도파로는 몇몇 만곡부(도시되어 있지 않음)를 포함할 수도 있다. 제2 도파로(115)는 광을 구속하고 전달하도록 구성된다. 제2 도파로(115)는 제1 도파로(112) 옆에 측방향으로 배열된다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 도파로(112, 115)는, 이들이 서로 직접 접촉하지 않지만, 제1 및 제2 도파로(112, 115)가 서로 광학적으로 결합되도록 서로 충분히 가깝게 배열된다. 이러한 실시예에서, 제1 도파로(112)는 0이 아닌 거리만큼 제2 도파로(115)로부터 측방향으로 오프셋된다. 몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)의 비활성 영역(304)은 제2 도파로(115)에 가장 가까운 제1 도파로(112)의 부분이다. 따라서, 히터 구조체(111)는 제1 도파로(112)의 비활성 영역(304)과 제2 도파로(115) 사이의 직접 광학적 결합에 간섭하지 않는다.In some embodiments, when viewed from above, the
도 4a의 평면도(400a)에 도시되어 있는 바와 같이, 히터 구조체(111)는 제1 도파로(112)의 링형 형상에 합치하는 아치형 형상을 갖는다. 또한, 제1 도파로(112)의 활성 영역(302) 내에서, 제1 도핑 영역(112a), 제2 도핑 영역(112b), 및 중앙 미도핑 영역(112c)은 히터 기둥 구조체(108)의 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있다. 이는 부분적으로 히터 구조체(111)가 제1 도파로의 활성 영역(302)으로 열을 지향하여 구속할 수도 있게 하여, 이에 의해 제2 도파로(115)를 통한 광의 전달에 영향을 미칠 수도 있는 열을 최소화시킨다.As shown in the
도 4b는 제1 도파로(112)의 활성 영역(302) 내에 및/또는 주위에 배치된 히터 구조체(111)를 갖는 변조기 디바이스를 통과하는 예시적인 광 경로의 몇몇 실시예의 평면도(400b)를 도시하고 있다.4B shows a
몇몇 실시예에서, 변조기 디바이스의 동작 중에, 제1 위상을 갖는 광은 제2 도파로(115)를 따라 제1 예시적인 광 경로(402)를 통해 진행한다. 제1 예시적인 광 경로(402)는, 제1 및 제2 도파로(112, 115)가 함께 광학적으로 결합되기 때문에 제1 입력 영역(112i)을 통해 제1 도파로(112)의 비활성 영역(304) 내로 진행할 수도 있다. 광은 이어서 제2 예시적인 광 경로(404)에 진입할 수도 있고, 여기서 전압은 제1 도파로(112)의 제1 도핑 영역(112a) 및 제2 도핑 영역(112b)에 각각 결합된 제1 단자(Vf) 및 제2 단자(Vs)를 가로질러 선택적으로 인가될 수도 있다. 또한, 광이 제2 예시적인 광 경로(404)를 통해 진행할 때, 히터 전압은 히터 구조체(111)에 결합된 히터 단자(Vh)에 선택적으로 인가될 수도 있어, 광은 제1 도파로(112)의 활성 영역(302) 내에 있는 동안 제1 위상으로부터 제2 위상으로 변화하게 된다. 광이 제2 예시적인 광 경로(404)를 따라 진행함에 따라, 히터 구조체(111)는 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)으로 열을 지향하고 그리고/또는 구속할 수도 있어, 제1 위상이 정확하고 효율적으로 제2 위상으로 변화할 수도 있게 된다. 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)을 통과한 후, 제2 예시적인 광 경로(404) 내의 광은 이어서 제1 출력 영역(112o)을 통해 제1 도파로(112)의 비활성 영역(304)을 빠져나가 제1 예시적인 광 경로(402)와 결합할 수도 있다. 그 후에, 몇몇 실시예에서, 제1 출력 영역(112o)을 통해 빠져나간 후, 광은 제3 예시적인 광 경로(406)에 진입할 수도 있고, 여기서 광은 제1 및 제2 예시적인 광 경로(402, 404)를 통해 진행하는 광 사이의 보강 및/또는 상쇄 간섭으로 인해 제3 위상을 갖는다. 따라서, 제1 도파로(112)의 활성 영역(302)이 "온" 상태(즉, 전압이 Vf, Vs 및/또는 Vh로 인가됨)일 때, 광은 광학 신호를 통해 디지털 데이터를 전송하기 위해 제1 위상으로부터 제3 위상으로 Vf, Vs, 및/또는 Vh로 인가된 전압에 따라 선택적으로 변화되거나 변조될 수도 있다.In some embodiments, during operation of the modulator device, light having a first phase travels through the first exemplary
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 하부 ILD 구조체(도 2a 또는 도 2b의 206) 및/또는 상부 ILD 구조체(도 2a 또는 도 2b의 214)와 같은 도 2a 또는 도 2b의 변조기 디바이스(200a 또는 200b)로부터의 다수의 구조체 및/또는 층은 용이한 예시를 위해 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 4a 및 도 4b에는 생략되어 있다. 또한, 히터 구조체(111)의 상부 도전체(110)는 상부 도전체(110) 아래에 놓여 있는 층들 및/또는 구조체들의 위치/레이아웃을 더 쉽게 예시하기 위해 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 4a 및 도 4b에서는 적어도 부분적으로 투명하다.3A, 3B, 3C, 4A and 4B, the lower ILD structure (206 in FIG. 2A or 2B) and/or the upper ILD structure (214 in FIG. 2A or 2B) as in FIG. 2A or Multiple structures and/or layers from the
도 5는 포토다이오드(502) 옆에 배치되고 기판(202) 위에 놓여 있는 변조기 디바이스(505)를 포함하는 집적 칩(500)의 몇몇 실시예의 단면도를 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 변조기 디바이스(505)는 도 2a 또는 도 2b의 변조기 디바이스(200a 또는 200b)로서 구성된다.5 shows a cross-sectional view of some embodiments of an
격자 구조체(501)가 기판(202) 위에 놓여서, 포토다이오드(502)가 변조기 디바이스(505)와 격자 구조체(501) 사이에 측방향으로 배치된다. 변조기 디바이스(505)는 히터 구조체(111) 및 제1 도파로(112)를 포함한다. 격자 구조체(501)는 광원에 결합될 수도 있고, 광원으로부터 기판(202) 위에 놓여 있는 하나 이상의 다른 디바이스[예를 들어, 포토다이오드(502), 변조기 디바이스(505) 등] 내로 광을 안내할 수도 있다. 포토다이오드(502)는 광을 수용하고 광을 디지털 신호로 전송하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 포토다이오드(502)가 제1 도파로(112) 및/또는 제2 도파로(도 2a 또는 도 2b의 115)에 결합될 수도 있다. 포토다이오드(502) 및/또는 격자 구조체(501)는 히터 구조체(111)로부터 각각 측방향으로 오프셋되어, 히터 구조체(111)에 의해 발생된 열이 포토다이오드(502) 및/또는 격자 구조체(501)로부터 격리되게 된다. 또한, 히터 구조체(111)가 구성되는 재료 및/또는 히터 구조체(111)의 형상에 의해, 열은 제1 도파로(112)의 활성 영역으로 구속될 수도 있다.A
포토다이오드(502)는 벌크 유전성 구조체(204)와 직접 접촉하여 하부 ILD 구조체(206) 내에 배치될 수도 있다. 포토다이오드(502)는 반도체 재료를 포함할 수도 있고, 포토다이오드 p-형 측면(502a), 포토다이오드 n-형 측면(502b), 및 포토다이오드 접촉층(502f) 위에 배치된 포토다이오드 미도핑 중앙부(502c)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 포토다이오드 p+ 부분(502d)은 포토다이오드 p-형 측면(502a) 위에 배열될 수도 있고, 포토다이오드 n+ 부분(502e)은 포토다이오드 n-형 측면(502b) 위에 배열될 수도 있다. 포토다이오드 p+ 부분(502d) 및 포토다이오드 n+ 부분은 각각 도전성 비아(518)에 결합될 수도 있다. 제1 포토다이오드 절연체층(502h)이 포토다이오드 미도핑 중앙부(502c) 위에 배열될 수도 있고, 측벽 스페이서 구조체(502g)가 제1 포토다이오드 절연체층(502h)을 측방향으로 둘러싼다. 몇몇 실시예에서, 포토다이오드 p-형 측면(502a), 포토다이오드 n-형 측면(502b), 및 포토다이오드 미도핑 중앙부(502c)는 제1 도파로(112)와는 상이한 반도체 재료를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112)는 실리콘을 포함할 수도 있고, 반면 포토다이오드 p-형 측면(502a), 포토다이오드 n-형 측면(502b), 및 포토다이오드 미도핑 중앙부(502c)는 각각 게르마늄을 포함할 수도 있다.The
몇몇 실시예에서, 복수의 도전성 비아(518) 및 복수의 도전성 와이어(520)가 기판(202) 위에 놓여 있는 상호 접속 구조체 내에 배치된다. 복수의 도전성 비아 및 와이어(518, 520)는 기판(202) 위에 놓여 있는 반도체 디바이스를 서로 전기적으로 결합하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 도전성 비아(518)는 제1 도파로(112)의 제1 도핑 영역(112a)과 접촉하고 그리고/또는 전기적으로 결합되고, 도전성 비아(518)는 제1 도파로(112)의 제2 도핑 영역(112b)과 접촉하고 그리고/또는 전기적으로 결합된다. 따라서, 신호(예를 들어, 전압, 전류 등)가 도전성 비아(518) 및/또는 도전성 와이어(520)를 통해 제1 도파로(112)를 가로질러 인가될 수도 있다.In some embodiments, a plurality of
복수의 도전성 비아 및/또는 와이어(518, 520)는 기판 위에 놓여 있는 복수의 유전층 내에 배치된다. 예를 들어, 복수의 유전층은 하부 ILD 구조체(206) 위에 놓여 있는 제1 유전층(503) 및 제2 유전층(504)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 유전층(503, 504)은 예를 들어 포토다이오드(502)를 보호하도록 구성될 수도 있고, 각각 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물, 이산화 실리콘 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 제3 유전층(506)이 제2 유전층(504) 위에 놓이고, 예를 들어 이산화 실리콘과 같은 산화물, 저-k 유전성 재료, 실리콘 산질화물 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 하부 에칭 정지층(508)이 제3 유전층(506) 위에 놓여 있다. 몇몇 실시예에서, 하부 에칭 정지층(508)은 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 층간 유전성(ILD) 층(509)이 하부 에칭 정지층(508) 위에 놓여 있다. 다른 실시예에서, ILD 층(509)은 예를 들어, 이산화 실리콘, 다른 산화물, 저-k 유전성 재료, 극저-k 유전성 재료 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 상부 에칭 정지층(510)이 ILD 층(509) 위에 놓여 있다. 다른 실시예에서, 상부 에칭 정지층(510)은 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 실리콘 산탄화물, 또는 다른 적합한 유전성 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 제4 유전층(512)이 상부 에칭 정지층(510) 위에 놓여 있다. 몇몇 실시예에서, 제4 유전층(512)은 예를 들어 테트라에틸-오소실리케이트(TEOS) 또는 다른 적합한 유전성 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 또한, 제1 패시베이션층(522) 및 제2 패시베이션층(524)이 상부 에칭 정지층(510) 위에 배치된다. 몇몇 실시예에서, 제1 패시베이션층(522)은 예를 들어, 미도핑 실리케이트 글래스, 또는 다른 적합한 유전성 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 제2 패시베이션층(524)은 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 본드 패드(530)가 복수의 도전성 비아(518) 및 복수의 도전성 와이어(520) 위에 놓여, 본드 패드(530)가 도전성 비아 및 와이어(518, 520)를 통해 포토다이오드(502)에 전기적으로 결합되게 된다. 본드 패드(530)는 기판(202) 위에 배치된 반도체 디바이스를 다른 집적 칩(도시되어 있지 않음)에 전기적으로 결합하도록 구성될 수도 있다.A plurality of conductive vias and/or
몇몇 실시예에서, 히터 구조체(111)의 상부 도전체(110)는 하부 에칭 정지층(508) 위에 놓여 있는 ILD 층(509)의 상부면을 따라 배치된다. 또한, 히터 기둥 구조체(108)의 히터 와이어(212)는 ILD 층(509) 및 하부 에칭 정지층(508)에 의해 측방향으로 에워싸인다. 더욱이, 몇몇 실시예에서, 히터 와이어(212)의 저면 및 상면은 복수의 도전성 와이어(520)의 최하층 내에 배치된 도전성 와이어(520)의 저면 및 상면과 각각 정렬된다. 몇몇 실시예에서, 복수의 도전성 와이어(520)의 최하층은 예를 들어 단일 다마신 프로세스(single damascene process) 또는 이중 다마신 프로세스(dual damascene process)에 의해 히터 와이어(212)와 동시에 형성된다. 또한, 히터 비아(210)는 히터 와이어(212)로부터 제1, 제2 및 제3 유전층(503, 504, 506)을 통해 하부 기둥 구조체(208)로 연장된다. 몇몇 실시예에서, 히터 비아(210)의 저면 및 상면은 복수의 도전성 비아(518)의 최하층 내에 배치된 도전성 비아(518)의 저면 및 상면과 각각 정렬된다. 몇몇 실시예에서, 복수의 도전성 비아(518)의 최하층은 예를 들어 단일 다마신 프로세스 또는 이중 다마신 프로세스에 의해 히터 비아(210)와 동시에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 도전성 비아(518) 및 히터 비아(210)는 예를 들어 구리, 알루미늄, 텅스텐, 상기 것들의 임의의 조합 등과 같은 동일한 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 도전성 와이어(520) 및 히터 와이어(212)는 예를 들어 구리, 알루미늄, 텅스텐, 상기 것들의 임의의 조합 등과 같은 동일한 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다.In some embodiments, the
도 6 내지 도 12는 본 개시내용에 따른 도파로 구조체 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 히터 구조체를 갖는 변조기 디바이스를 형성하기 위한 방법의 몇몇 실시예의 단면도(600 내지 1200)를 도시하고 있다. 도 6 내지 도 12에 도시되어 있는 단면도(600 내지 1200)는 방법을 참조하여 설명되지만, 도 6 내지 도 12 도시되어 있는 구조체들은 방법에 한정되는 것은 아니고, 오히려 방법과 별도로 자립할 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 도 6 내지 도 12는 일련의 동작으로서 설명되지만, 이들 동작은 동작의 순서가 다른 실시예에서 변경될 수 있다는 점에서 한정되는 것은 아니며, 개시된 방법은 다른 구조체에도 또한 적용 가능하다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 다른 실시예에서, 도시되어 있는 그리고/또는 설명된 몇몇 동작은 전체적으로 또는 부분적으로 생략될 수도 있다.6-12 illustrate cross-sectional views 600-1200 of some embodiments of a method for forming a modulator device having a heater structure overlying and at least partially laterally surrounding a waveguide structure in accordance with the present disclosure. Although the
도 6의 단면도(600)에 도시되어 있는 바와 같이, 반도체 기판 구조체(604)가 제공된다. 몇몇 실시예에서, 반도체 기판 구조체(604)는 예를 들어, 실리콘-온-절연체(SOI) 기판일 수도 있거나 또는 이를 포함할 수도 있다. 반도체 기판 구조체(604)는 기판(202), 벌크 유전성 구조체(204), 및 디바이스 층(602)을 포함할 수도 있다. 벌크 유전성 구조체(204)는 디바이스 층(602)과 기판(202) 사이에 배치된다. 다른 실시예에서, 벌크 유전성 구조체(204)는 기판(202) 위에 형성되고, 디바이스 층(602)은 벌크 유전성 구조체(204) 위에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 벌크 유전성 구조체(204)는 예를 들어, 이산화 실리콘과 같은 산화물 또는 다른 적합한 유전성 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 기판(202) 및/또는 디바이스 층(602)은 예를 들어, 각각 진성 실리콘, 벌크 실리콘, 다른 적합한 벌크 기판 재료 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 디바이스 층(602)은 기판(202)과 동일한 재료를 포함한다.As shown in
도 7의 단면도(700)에 도시되어 있는 바와 같이, 디바이스 층(도 6의 602)이 패터닝되어, 이에 의해 제1 도파로(112) 및 하부 기둥 구조체(208)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 패터닝 프로세스는 또한 제1 도파로(112)에 광학적으로 결합된 제2 도파로(도 3a 내지 도 3c 또는 4a 및 도 4b의 115)를 형성한다. 또 다른 실시예에서, 도 7의 패터닝 프로세스 후의 제1 도파로(112) 및/또는 제2 도파로(도 3a 내지 도 3c 또는 4a 및 도 4b의 115)의 평면도 레이아웃은 도 3a 내지 도 3c 또는 도 4a 및 도 4b의 평면도(300a 내지 300c 또는 400a 내지 400b)에 대응할 수도 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 제1 도파로(112), 제2 도파로(도 3a 내지 도 3c 또는 4a 및 도 4b의 115) 및 하부 기둥 구조체(208)는 동시에 형성된다. 또한, 제1 도파로(112)는 하부 기둥 구조체(208)의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있는 이러한 방식으로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 패터닝 프로세스는 디바이스 층(도 6의 602) 위에 마스킹층(도시되어 있지 않음)을 형성하는 단계; 디바이스 층(도 6의 602)의 비마스킹 영역을 하나 이상의 에칭제에 노출시켜, 이에 의해 제1 도파로(112), 하부 기둥 구조체(208), 및 제2 도파로(도 3a 내지 도 3c 또는 4a 및 도 4b의 115)를 형성하는 단계; 및 마스킹층을 제거하기 위해 제거 프로세스를 수행하는 단계를 포함할 수도 있다.As shown in
도 8의 단면도(800)에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 도파로(112) 내에 제1 도핑 영역(112a) 및 제2 도핑 영역(112b)을 형성하기 위해 이온 주입 프로세스가 제1 도파로(112) 상에 수행된다. 몇몇 실시예에서, 제1 도핑 영역(112a)은 제1 도핑 유형(예를 들어, p-형)을 포함하고, 제2 도핑 영역(112b)은 제1 도핑 유형에 반대되는 제2 도핑 유형(예를 들어, n-형)을 포함한다. 다양한 실시예에서, 제1 도핑 유형은 n-형이고, 제2 도핑 유형은 p-형이고, 또는 그 반대도 마찬가지이다. 다른 실시예에서, 이온 주입 프로세스는 하나 이상의 마스킹층(도시되어 있지 않음)에 따라 제1 도파로(112) 내에 이온을 선택적으로 주입하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제1 선택적 이온 주입 프로세스가 제1 도핑 영역(112a)을 형성하기 위해 수행될 수도 있고, 제2 선택적 이온 주입 프로세스가 제2 도핑 영역(112b)을 형성하기 위해 수행될 수도 있다. 다른 실시예에서, 이온 주입 프로세스는 도 3a 내지 도 3c 또는 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있고 그리고/또는 설명된 바와 같이 제1 도파로(112)의 활성 영역(예를 들어, 도 3a 내지 도 3c 또는 도 4a 및 도 4b의 302)을 형성한다.As shown in the
도 9의 단면도(900)에 도시되어 있는 바와 같이, 유전층(902)의 스택은 벌크 유전성 구조체(204), 제1 도파로(112), 및 하부 기둥 구조체(208) 위에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 유전층(902)의 스택은 하부 층간 유전성(ILD) 구조체(206), 제1 유전층(503), 제2 유전층(504), 제3 유전층(506), 하부 에칭 정지층(508), 및 ILD 층(509)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 유전층(902)의 스택 내의 층들은 예를 들어, 물리적 기상 증착(physical vapor deposition: PVD), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD), 원자층 증착(atomic layer deposition: ALD), 또는 다른 적합한 증착 프로세스에 의해 각각 증착될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 유전층(503, 504)은 예를 들어, 각각 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물, 이산화 실리콘 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 하부 ILD 구조체(206) 및/또는 제3 유전층(506)은 예를 들어, 각각 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 탄화물, 이산화 실리콘, 보로실리케이트 글래스(BSG), 인산 실리케이트 글래스(PSG), 보로포스포실리케이트 글래스(BPSG), 저-k 유전성 재료, 또는 다른 적합한 유전성 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 하부 에칭 정지층(508)은 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물 등일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, ILD 층(509)은, 예를 들어 이산화 실리콘과 같은 산화물, 저-k 유전성 재료, 극저-k 유전성 재료, 상기 것들의 임의의 조합, 또는 다른 적합한 유전성 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다.As shown in
도 10의 단면도(1000)에 도시되어 있는 바와 같이, 상부 기둥 구조체(209)가 하부 기둥 구조체(208) 위에 형성되어, 이에 의해 히터 기둥 구조체(108)를 형성한다. 히터 기둥 구조체(108)는 하부 기둥 구조체(208) 및 상부 기둥 구조체(209)를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 상부 기둥 구조체(209)는 히터 비아(210) 및 히터 와이어(212)를 포함한다. 다양한 실시예에서, 히터 비아(210)는 하부 에칭 정지층(508)이 제3 유전층(506) 위에 증착되기 전에 제1, 제2 및 제3 유전층(503, 504, 506) 내에 형성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 히터 비아(210)는 단일 다마신 프로세스에 의해 형성될 수 있고 그리고/또는 도전성 비아(도 5의 518)의 최하층과 동시에 형성될 수도 있다. 히터 와이어(212)는 하부 에칭 정지층(508) 및 ILD 층(509) 내에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 히터 와이어(212)는 단일 다마신 프로세스에 의해 형성될 수 있고 그리고/또는 도전성 와이어(도 5의 520)의 최하층과 동시에 형성될 수도 있다.As shown in the
몇몇 실시예에서, 히터 비아(210)를 형성하는 데 사용되는 단일 다마신 프로세스는 상부 에칭 정지층(508)이 증착되기 전에 제3 유전층(506) 위에 마스킹층(도시되어 있지 않음)을 형성하는 단계; 제1, 제2, 제3 유전층(503, 504, 506) 및 하부 ILD 구조체(206)를 패터닝하여, 이에 의해 하부 기둥 구조체(208)의 상부면을 노출시키고 복수의 히터 비아 개구를 형성하는 단계; 히터 비아 개구 내에 도전성 재료(예를 들어, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 상기 것들의 임의의 조합 등)를 증착(예를 들어, CVD, PVD, 스퍼터링, 무전해 도금 등에 의해)하는 단계; 및 제3 유전층(506)의 상부면에 도달할 때까지 도전성 재료 내로 평탄화 프로세스[예를 들어, 화학 기계적 평탄화(chemical mechanical planarization: CMP) 프로세스]를 수행하여, 이에 의해 히터 비아(210)를 형성하는 단계를 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 유사한 단일 다마신 프로세스가 히터 와이어(212)를 형성하기 위해 수행될 수도 있는데, 여기서 패터닝 프로세스는 하부 에칭 정지층(508) 및 ILD 층(509) 내에 복수의 히터 와이어 개구를 형성하고, 히터 비아(210)의 상부면을 노출시킨다.In some embodiments, the single damascene process used to form the heater via 210 is to form a masking layer (not shown) over the third
또 다른 실시예에서, 히터 비아(210)와 히터 와이어(212)는 동시에 형성될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 상부 기둥 구조체(209)를 형성하기 위한 프로세스는 ILD 층(509) 위에 마스킹층(도시되어 있지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹층에 따라 유전층(902)의 스택을 패터닝하여, 이에 의해 상부 기둥 구조체 개구를 형성하고 하부 기둥 구조체(208)의 상부면을 노출시키는 단계; 상부 기둥 구조체 개구 내에 도전성 재료(예를 들어, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 상기 것들의 임의의 조합 등)를 증착하는 단계; 및 ILD 층(509)의 상부면에 도달할 때까지 도전성 재료 내로 평탄화 프로세스(예를 들어, CMP 프로세스)를 수행하여, 이에 의해 히터 비아(210) 및 히터 와이어(212)를 포함하는 상부 기둥 구조체(209)를 형성하는 단계를 포함할 수도 있다.In another embodiment, the heater via 210 and the
도 11의 단면도(1100)에 도시되어 있는 바와 같이, 상부 도전체(110)가 히터 와이어(212) 및 ILD 층(509)의 상부면을 따라 형성되어, 이에 의해 히터 구조체(111)를 형성한다. 몇몇 실시예에서, 히터 구조체(111)의 평면도 레이아웃은 도 3a 내지 도 3c 및 도 4a 및 도 4b의 히터 구조체(111)의 레이아웃에 대응할 수도 있어, 히터 구조체(111)가 제1 도파로(112)의 활성 영역 바로 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸게 된다. 다양한 실시예에서, 상부 도전체(110)는, 제1 도파로(112) 바로 위에 놓이고 그리고/또는 히터 기둥 구조체(108)의 외부 측벽들 사이에서 연속적으로 측방향으로 연장하는 이러한 방식으로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 상부 도전체(110)를 형성하기 위한 프로세스는, ILD 층(509)의 상부면 위에 도전층(예를 들어, 티타늄 질화물, 탄탈 질화물, 티타늄 등)을 증착하는 단계(예를 들어, CVD, PVD, 스퍼터, 전기도금 등에 의해); 도전층 위에 마스킹층(도시되어 있지 않음)을 형성하는 단계; 및 마스킹층에 따라 도전층을 패터닝하여, 이에 의해 상부 도전체(110)를 형성하는 단계를 포함한다.As shown in the
도 12의 단면도(1200)에 도시되어 있는 바와 같이, 상부 에칭 정지층(510)이 상부 도전체(110) 및 ILD 층(509) 위에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 상부 에칭 정지층(510)은 예를 들어 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 또는 다른 적합한 유전성 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 또한, 상부 에칭 정지층(510)은 상부 도전체(110)의 측벽 및 상부면을 따라 연장될 수도 있다. 제4 유전층(512)이 상부 에칭 정지층(510) 위에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 제4 유전층(512)은 예를 들어 테트라에틸 오소실리케이트(TEOS) 또는 다른 적합한 유전성 재료일 수도 있거나 또는 이들을 포함할 수도 있다. 더욱이, 제2 ILD 층(1202)이 제4 유전층(512) 위에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 상부 에칭 정지층(510), 제4 유전층(512) 및/또는 제2 ILD 층(1202)은 각각 예를 들어, PVD, CVD, ALD, 또는 다른 적합한 증착 프로세스에 의해 증착될 수도 있다. 다른 실시예에서, 제2 ILD 층(1202)은 ILD 층(509)과 동일한 재료를 포함한다.As shown in
도 13은 본 개시내용에 따른 아래에 놓여 있는 도파로 구조체 바로 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싸는 히터 구조체를 포함하는 변조기 디바이스를 형성하기 위한 방법(1300)을 도시하고 있다. 방법(1300)은 일련의 동작 또는 이벤트로서 도시되어 있고 그리고/또는 설명되지만, 방법은 도시되어 있는 순서 또는 동작에 한정되지 않는다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 동작은 도시되어 있는 것과는 상이한 순서로 수행될 수도 있고 그리고/또는 동시에 수행될 수도 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 도시되어 있는 동작 또는 이벤트는 다수의 동작 또는 이벤트로 세분될 수도 있는데, 이들은 별도의 시간에 또는 다른 동작 또는 하위 동작과 동시에 수행될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 몇몇 도시되어 있는 동작 또는 이벤트는 생략될 수도 있고, 다른 도시되어 있지 않은 동작 또는 이벤트가 포함될 수도 있다.13 illustrates a
동작 1302에서, 제1 도파로가 기판 위에 형성된다. 도 7은 동작 1302의 몇몇 실시예에 대응하는 단면도(700)를 도시하고 있다.In
동작 1304에서, 하부 기둥 구조체가 기판 위에 형성되어, 제1 도파로가 하부 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되게 된다. 도 7은 동작 1304의 몇몇 실시예에 대응하는 단면도(700)를 도시하고 있다.In
동작 1306에서, 유전성 구조체가 하부 기둥 구조체 및 제1 도파로 위에 형성된다. 도 9는 동작 1306의 몇몇 실시예에 대응하는 단면도(900)를 도시하고 있다.In
동작 1308에서, 상부 기둥 구조체가 유전성 구조체 및 다른 하부 기둥 구조체 내에 형성되어, 이에 의해 히터 기둥 구조체를 형성한다. 제1 도파로는 히터 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있다. 도 10은 동작 1308의 몇몇 실시예에 대응하는 단면도(1000)를 도시하고 있다.In
동작 1310에서, 상부 도전체가 히터 기둥 구조체 위에 형성되어, 이에 의해 히터 구조체를 형성한다. 상부 도전체는 제1 도파로 바로 위에 놓이고 히터 기둥 구조체의 외부 측벽들 사이에서 연속적으로 측방향으로 연장된다. 도 11은 동작 1310의 몇몇 실시예에 대응하는 단면도(1100)를 도시하고 있다.In
이에 따라, 몇몇 실시예에서, 본 개시내용은 히터 구조체 및 도파로 구조체를 포함하는 변조기 디바이스에 관한 것으로서, 여기서 히터 구조체는 도파로 구조체 바로 위에 놓여 이를 적어도 부분적으로 측방향으로 둘러싼다.Accordingly, in some embodiments, the present disclosure relates to a modulator device comprising a heater structure and a waveguide structure, wherein the heater structure lies directly over the waveguide structure and at least partially laterally surrounds it.
몇몇 실시예에서, 본 출원은 충돌광을 수용하도록 구성된 입력 단자; 제1 입력 영역 및 제1 출력 영역을 갖는 제1 도파로로서, 상기 제1 입력 영역은 상기 입력 단자에 결합되는 것인 제1 도파로; 상기 제1 도파로에 광학적으로 결합된 제2 도파로로서; 상기 제2 도파로는 제2 입력 영역 및 제2 출력 영역을 갖고, 상기 제2 입력 영역은 상기 입력 단자에 결합되는 것인 제2 도파로; 상기 충돌광에 기초하여 변조되는 출사광을 제공하도록 구성된 출력 단자로서, 출력 단자는 제1 도파로의 제1 출력 영역 및 제2 도파로의 제2 출력 영역에 결합되는 것인 출력 단자; 및 제1 도파로 위에 놓여 있는 히터 구조체로서, 히터 구조체의 저면은 제1 도파로의 저면과 정렬되고, 제1 도파로는 히터 구조체의 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있는 것인 히터 구조체를 포함하는 변조기 디바이스를 제공한다.In some embodiments, the present application provides an input terminal configured to receive an impinging light; A first waveguide having a first input area and a first output area, wherein the first input area is coupled to the input terminal; As a second waveguide optically coupled to the first waveguide; A second waveguide, wherein the second waveguide has a second input area and a second output area, and the second input area is coupled to the input terminal; An output terminal configured to provide outgoing light modulated based on the collision light, the output terminal being coupled to a first output area of a first waveguide and a second output area of a second waveguide; And a heater structure disposed on the first waveguide, wherein a bottom surface of the heater structure is aligned with a bottom surface of the first waveguide, and the first waveguide is laterally spaced apart between sidewalls of the heater structure. Provide the device.
몇몇 실시예에서, 본 출원은 기판 위에 배열되고 광을 변조하도록 구성된 활성 영역을 포함하는 제1 도파로; 기판 위에 배열되고 제1 도파로에 광학적으로 결합된 제2 도파로; 상기 제1 및 제2 도파로 위에 배열된 제1 유전성 구조체; 제1 유전성 구조체 내에 매립되고 제1 도파로의 활성 영역 위에 놓여 있는 히터 구조체로서, 히터 구조체는 제1 도파로의 활성 영역 바로 위에 놓여 있는 상부 도전체를 포함하는 것인 히터 구조체; 및 상부 도전체로부터 제1 도파로의 상부면 아래의 지점까지 연속적으로 연장되는 히터 기둥 구조체로서, 제1 도파로는 히터 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 위치하고, 제1 도파로는 0이 아닌 거리만큼 히터 기둥 구조체의 내부 측벽으로부터 측방향으로 오프셋되는 것인 히터 기둥 구조체를 포함하는 변조기 디바이스를 제공한다.In some embodiments, the present application relates to a first waveguide comprising an active region arranged over a substrate and configured to modulate light; A second waveguide arranged over the substrate and optically coupled to the first waveguide; A first dielectric structure arranged over the first and second waveguides; A heater structure embedded in the first dielectric structure and overlying an active region of the first waveguide, the heater structure including an upper conductor overlying the active region of the first waveguide; And a heater column structure continuously extending from the upper conductor to a point below the upper surface of the first waveguide, wherein the first waveguide is located laterally between the inner sidewalls of the heater column structure, and the first waveguide is a non-zero distance It provides a modulator device comprising a heater column structure that is laterally offset from the inner sidewall of the heater column structure.
몇몇 실시예에서, 본 출원은 변조기 디바이스를 형성하기 위한 방법을 제공하고, 이 방법은 기판 위에 제1 도파로를 형성하는 단계; 기판 위에 하부 기둥 구조체를 형성하는 단계로서, 상기 제1 도파로는 상기 하부 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있는 것인 하부 기둥 구조체 형성 단계; 상기 제1 도파로 및 상기 하부 기둥 구조체 위에 유전성 구조체를 증착하는 단계; 상기 하부 기둥 구조체 위에 상부 기둥 구조체를 형성하는 단계로서, 상부 기둥 구조체는 유전성 구조체 내에 매립되는 것인 상부 기둥 구조체 형성 단계; 및 유전성 구조체의 상부면 및 상부 기둥 구조체의 상부면을 따라 상부 도전체를 형성하여, 이에 의해 히터 구조체를 형성하는 단계로서, 히터 구조체는 하부 기둥 구조체, 상부 기둥 구조체, 및 상부 도전체를 포함하고, 상부 도전체는 제1 도파로 바로 위에 놓여 있는 것인 상부 도전체 형성 단계를 포함한다.In some embodiments, the present application provides a method for forming a modulator device, the method comprising: forming a first waveguide over a substrate; Forming a lower pillar structure on a substrate, wherein the first waveguide is laterally spaced apart between inner sidewalls of the lower pillar structure; Depositing a dielectric structure on the first waveguide and the lower pillar structure; Forming an upper pillar structure on the lower pillar structure, wherein the upper pillar structure is buried in the dielectric structure; And forming an upper conductor along the upper surface of the dielectric structure and the upper surface of the upper pillar structure, thereby forming a heater structure, wherein the heater structure includes a lower pillar structure, an upper pillar structure, and an upper conductor, , The upper conductor is overlying the first waveguide.
위에서, 당 기술 분야의 숙련자들이 본 개시내용의 양태를 더 양호하게 이해할 수도 있도록 다수의 실시예의 특징을 개략 설명하였다. 당 기술 분야의 숙련자들은 이들이 본 명세서에 소개된 실시예의 동일한 목적을 수행하고 그리고/또는 동일한 장점을 성취하기 위해 다른 프로세스 및 구조를 설계하거나 수정하기 위한 기초로서 본 개시내용을 즉시 사용할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 당 기술 분야의 숙련자들은 또한 이러한 등가의 구성이 본 개시내용의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않는다는 것과, 이들이 본 개시내용의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 본 명세서의 다양한 변경, 치환, 및 변형을 행할 수도 있다는 것을 또한 인식해야 한다.Above, features of a number of embodiments have been outlined so that those skilled in the art may better understand aspects of the present disclosure. Those skilled in the art should understand that they may immediately use the present disclosure as a basis for designing or modifying other processes and structures to fulfill the same purpose and/or achieve the same advantages of the embodiments introduced herein. do. Those skilled in the art also understand that such equivalent configurations do not depart from the spirit and scope of the present disclosure, and that they may make various changes, substitutions, and modifications of the present specification without departing from the spirit and scope of the present disclosure. You also have to be aware.
[실시예 1] 변조기 디바이스로서,[Example 1] As a modulator device,
충돌광을 수용하도록 구성된 입력 단자;An input terminal configured to receive the collision light;
제1 입력 영역 및 제1 출력 영역을 갖는 제1 도파로 - 상기 제1 입력 영역은 상기 입력 단자에 결합됨 - ;A first waveguide having a first input region and a first output region, the first input region being coupled to the input terminal;
상기 제1 도파로에 광학적으로 결합된 제2 도파로 - 상기 제2 도파로는 제2 입력 영역 및 제2 출력 영역을 갖고, 상기 제2 입력 영역은 상기 입력 단자에 결합됨 - ;A second waveguide optically coupled to the first waveguide, the second waveguide having a second input region and a second output region, and the second input region coupled to the input terminal;
상기 충돌광에 기초하여 변조되는 출사광을 제공하도록 구성되고, 상기 제1 도파로의 제1 출력 영역 및 상기 제2 도파로의 제2 출력 영역에 결합되는 출력 단자; 및An output terminal configured to provide emission light modulated based on the collision light, and coupled to a first output area of the first waveguide and a second output area of the second waveguide; And
상기 제1 도파로 위에 놓여 있는 히터 구조체 - 상기 히터 구조체의 저면은 상기 제1 도파로의 저면과 정렬되고, 상기 제1 도파로는 상기 히터 구조체의 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있음 -A heater structure placed on the first waveguide-The bottom surface of the heater structure is aligned with the bottom surface of the first waveguide, and the first waveguide is laterally spaced apart between sidewalls of the heater structure-
를 포함하는, 변조기 디바이스.Including a modulator device.
[실시예 2] 실시예 1에 있어서,[Example 2] In Example 1,
상기 히터 구조체는,The heater structure,
상기 제1 도파로 바로 위에 놓여 있는 상부 도전체; 및 An upper conductor directly over the first waveguide; And
상기 상부 도전체의 하부면으로부터 상기 제1 도파로의 저면과 정렬되는 지점까지 연속적으로 연장되는 히터 기둥 구조체 Heater column structure continuously extending from the lower surface of the upper conductor to a point aligned with the lower surface of the first waveguide
를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.The modulator device comprising a.
[실시예 3] 실시예 2에 있어서,[Example 3] In Example 2,
상기 히터 기둥 구조체의 하부 부분과 상기 제1 도파로는 동일한 재료를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.Wherein the lower portion of the heater column structure and the first waveguide comprise the same material.
[실시예 4] 실시예 2에 있어서,[Example 4] In Example 2,
상기 상부 도전체의 최대 폭은 상기 히터 기둥 구조체의 최대 폭보다 큰 것인, 변조기 디바이스.Wherein the maximum width of the upper conductor is greater than the maximum width of the heater column structure.
[실시예 5] 실시예 2에 있어서,[Example 5] In Example 2,
상기 상부 도전체는 제1 재료를 포함하고 상기 히터 기둥 구조체는 상기 제1 재료와는 상이한 제2 재료를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.Wherein the upper conductor comprises a first material and the heater column structure comprises a second material different from the first material.
[실시예 6] 실시예 2에 있어서,[Example 6] In Example 2,
상기 상부 도전체는 0이 아닌 수직 거리만큼 상기 제1 도파로로부터 수직으로 오프셋되고, 상기 제1 도파로는 상기 히터 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 배치되고, 상기 제1 도파로는 0이 아닌 측방향 거리만큼 상기 제1 도파로로부터 측방향으로 오프셋되는 것인, 변조기 디바이스.The upper conductor is vertically offset from the first waveguide by a non-zero vertical distance, the first waveguide is laterally disposed between inner sidewalls of the heater pillar structure, and the first waveguide is non-zero. Wherein the modulator device is laterally offset from the first waveguide by a lateral distance.
[실시예 7] 실시예 1에 있어서,[Example 7] In Example 1,
상기 히터 구조체는 U자형인 것인, 변조기 디바이스.Wherein the heater structure is U-shaped.
[실시예 8] 실시예 1에 있어서,[Example 8] In Example 1,
상기 제1 도파로는 제1 도핑 영역 및 상기 제1 도핑 영역과 맞접하는 제2 도핑 영역을 포함하고, 상기 제1 도핑 영역은 제1 도핑 유형을 포함하고, 상기 제2 도핑 영역은 상기 제1 도핑 유형과 반대인 제2 도핑 유형을 포함하는 것인, 변조기 디바이스.The first waveguide includes a first doped region and a second doped region in contact with the first doped region, the first doped region includes a first doping type, and the second doped region is the first doped region. And a second doping type opposite to the type.
[실시예 9] 변조기 디바이스로서,[Example 9] As a modulator device,
기판 위에 배열되고, 광을 변조하도록 구성된 활성 영역을 포함하는 제1 도파로;A first waveguide arranged over the substrate and including an active region configured to modulate light;
상기 기판 위에 배열되고, 상기 제1 도파로에 광학적으로 결합된 제2 도파로;A second waveguide arranged on the substrate and optically coupled to the first waveguide;
상기 제1 및 제2 도파로 위에 배열된 제1 유전성 구조체; 및A first dielectric structure arranged over the first and second waveguides; And
상기 제1 유전성 구조체 내에 매립되고, 상기 제1 도파로의 활성 영역 위에 놓여 있는 히터 구조체A heater structure buried in the first dielectric structure and overlying an active region of the first waveguide
를 포함하고,Including,
상기 히터 구조체는,The heater structure,
상기 제1 도파로의 활성 영역 바로 위에 놓여 있는 상부 도전체; 및 An upper conductor disposed directly over the active region of the first waveguide; And
상기 상부 도전체로부터 상기 제1 도파로의 상부면 아래의 지점까지 연속적으로 연장되는 히터 기둥 구조체 - 상기 제1 도파로는 상기 히터 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 위치하고, 상기 제1 도파로는 0이 아닌 거리만큼 상기 히터 기둥 구조체의 내부 측벽으로부터 측방향으로 오프셋됨 - Heater pillar structure continuously extending from the upper conductor to a point below the upper surface of the first waveguide-The first waveguide is located laterally between inner sidewalls of the heater pillar structure, and the first waveguide is 0 It is laterally offset from the inner sidewall of the heater column structure by a distance other than-
를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.The modulator device comprising a.
[실시예 10] 실시예 9에 있어서,[Example 10] In Example 9,
상기 히터 기둥 구조체는 상부 기둥 구조체 및 상기 상부 기둥 구조체 아래에 놓여 있는 하부 기둥 구조체를 포함하고, 상기 하부 기둥 구조체는 상기 제1 도파로와 동일한 재료를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.Wherein the heater pillar structure includes an upper pillar structure and a lower pillar structure lying below the upper pillar structure, wherein the lower pillar structure comprises the same material as the first waveguide.
[실시예 11] 실시예 10에 있어서,[Example 11] In Example 10,
상기 하부 기둥 구조체의 저면은 상기 제1 도파로의 저면과 정렬되고 상기 하부 기둥 구조체의 상면은 상기 제1 도파로의 상면과 정렬되는 것인, 변조기 디바이스.The modulator device, wherein a bottom surface of the lower pillar structure is aligned with a bottom surface of the first waveguide, and an upper surface of the lower pillar structure is aligned with an upper surface of the first waveguide.
[실시예 12] 실시예 10에 있어서,[Example 12] In Example 10,
상기 상부 기둥 구조체는 히터 와이어 및 상기 히터 와이어의 아래에 놓여 있는 히터 비아를 포함하고, 상기 히터 와이어는 상기 상부 도전체와 직접 접촉하는 것인, 변조기 디바이스.Wherein the upper pillar structure comprises a heater wire and a heater via lying underneath the heater wire, the heater wire in direct contact with the upper conductor.
[실시예 13] 실시예 10에 있어서,[Example 13] In Example 10,
상기 상부 기둥 구조체는 제1 열전도도를 갖고, 상기 하부 기둥 구조체는 상기 제1 열전도도보다 작은 제2 열전도도를 갖는 것인, 변조기 디바이스.Wherein the upper pillar structure has a first thermal conductivity, and the lower pillar structure has a second thermal conductivity less than the first thermal conductivity.
[실시예 14] 실시예 9에 있어서,[Example 14] In Example 9,
상기 제1 유전성 구조체는 상기 히터 구조체의 열전도도보다 작은 열전도도를 갖는 유전성 재료를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.Wherein the first dielectric structure comprises a dielectric material having a thermal conductivity less than that of the heater structure.
[실시예 15] 실시예 9에 있어서,[Example 15] In Example 9,
상기 히터 기둥 구조체는 제1 기둥 세그먼트 및 제2 기둥 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 기둥 세그먼트는 상기 제1 도파로가 상기 제1 및 제2 기둥 세그먼트 사이에 측방향으로 이격되어 있도록 상기 제1 도파로의 양 측면들(opposite sides) 상에 배치되는 것인, 변조기 디바이스.The heater pillar structure includes a first pillar segment and a second pillar segment, and the first and second pillar segments include the first waveguide so that the first waveguide is laterally spaced apart between the first and second pillar segments. 1 disposed on opposite sides of the waveguide.
[실시예 16] 실시예 15에 있어서,[Example 16] In Example 15,
상기 상부 도전체는 상기 제1 기둥 세그먼트로부터 상기 제2 기둥 세그먼트까지 연속적으로 측방향으로 연장되는 것인, 변조기 디바이스.Wherein the upper conductor extends continuously laterally from the first pillar segment to the second pillar segment.
[실시예 17] 실시예 9에 있어서,[Example 17] In Example 9,
상기 히터 기둥 구조체와 상기 제1 도파로 사이의 최소 거리는 상기 상부 도전체와 상기 제1 도파로 사이의 최소 거리보다 작은 것인, 변조기 디바이스.Wherein the minimum distance between the heater pillar structure and the first waveguide is less than the minimum distance between the upper conductor and the first waveguide.
[실시예 18] 변조기 디바이스를 형성하기 위한 방법으로서,[Example 18] A method for forming a modulator device, comprising:
기판 위에 제1 도파로를 형성하는 단계;Forming a first waveguide over the substrate;
상기 기판 위에 하부 기둥 구조체를 형성하는 단계 - 상기 제1 도파로는 상기 하부 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있음 - ;Forming a lower pillar structure on the substrate-the first waveguide is laterally spaced apart between inner sidewalls of the lower pillar structure -;
상기 제1 도파로 및 상기 하부 기둥 구조체 위에 유전성 구조체를 성막하는 단계;Depositing a dielectric structure on the first waveguide and the lower pillar structure;
상기 하부 기둥 구조체 위에 상부 기둥 구조체를 형성하는 단계 - 상기 상부 기둥 구조체는 상기 유전성 구조체 내에 매립됨 - ; 및Forming an upper pillar structure on the lower pillar structure-the upper pillar structure is buried in the dielectric structure; And
상기 유전성 구조체의 상부면 및 상기 상부 기둥 구조체의 상부면을 따라 상부 도전체를 형성하고, 이에 의해 히터 구조체를 규정하는 단계 - 상기 히터 구조체는 하부 기둥 구조체, 상부 기둥 구조체, 및 상부 도전체를 포함하고, 상기 상부 도전체는 상기 제1 도파로 바로 위에 놓여 있음 -Forming an upper conductor along the upper surface of the dielectric structure and the upper surface of the upper pillar structure, thereby defining a heater structure-the heater structure includes a lower pillar structure, an upper pillar structure, and an upper conductor And the upper conductor is placed directly on the first waveguide-
를 포함하는, 변조기 디바이스를 형성하기 위한 방법.A method for forming a modulator device comprising a.
[실시예 19] 실시예 18에 있어서,[Example 19] In Example 18,
상기 제1 도파로 및 상기 하부 기둥 구조체를 형성하는 단계는,Forming the first waveguide and the lower pillar structure,
상기 기판 위에 디바이스 층을 형성하는 단계 - 상기 디바이스 층은 상기 기판과 동일한 재료를 포함함 - ; 및 Forming a device layer over the substrate, the device layer comprising the same material as the substrate; And
상기 디바이스 층을 패터닝하고, 이에 의해 상기 제1 도파로 및 상기 하부 기둥 구조체를 규정하는 단계 - 상기 제1 도파로와 상기 하부 기둥 구조체는 동시에 형성됨 - Patterning the device layer, thereby defining the first waveguide and the lower pillar structure-the first waveguide and the lower pillar structure are simultaneously formed-
를 포함하는 것인, 변조기 디바이스를 형성하기 위한 방법.A method for forming a modulator device comprising a.
[실시예 20] 실시예 18에 있어서,[Example 20] In Example 18,
상기 제1 도파로 상에 이온 주입 프로세스를 수행하여 상기 제1 도파로 내에 제1 도핑 영역 및 제2 도핑 영역을 규정하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 도핑 영역은 제1 도핑 유형을 포함하고, 상기 제2 도핑 영역은 상기 제1 도핑 유형과 반대인 제2 도핑 유형을 포함하는 것인, 변조기 디바이스를 형성하기 위한 방법.Performing an ion implantation process on the first waveguide to define a first doped region and a second doped region in the first waveguide, wherein the first doped region includes a first doping type, and the Wherein the second doped region comprises a second doping type opposite to the first doping type.
Claims (10)
충돌광을 수용하도록 구성된 입력 단자;
제1 입력 영역 및 제1 출력 영역을 갖는 제1 도파로 - 상기 제1 입력 영역은 상기 입력 단자에 결합됨 - ;
상기 제1 도파로에 광학적으로 결합된 제2 도파로 - 상기 제2 도파로는 제2 입력 영역 및 제2 출력 영역을 갖고, 상기 제2 입력 영역은 상기 입력 단자에 결합됨 - ;
상기 충돌광에 기초하여 변조되는 출사광을 제공하도록 구성되고, 상기 제1 도파로의 제1 출력 영역 및 상기 제2 도파로의 제2 출력 영역에 결합되는 출력 단자; 및
상기 제1 도파로 위에 놓여 있는 히터 구조체 - 상기 히터 구조체의 저면은 상기 제1 도파로의 저면과 정렬되고, 상기 제1 도파로는 상기 히터 구조체의 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있음 -
를 포함하는, 변조기 디바이스.As a modulator device,
An input terminal configured to receive the collision light;
A first waveguide having a first input region and a first output region, the first input region being coupled to the input terminal;
A second waveguide optically coupled to the first waveguide, the second waveguide having a second input region and a second output region, and the second input region coupled to the input terminal;
An output terminal configured to provide emission light modulated based on the collision light, and coupled to a first output area of the first waveguide and a second output area of the second waveguide; And
A heater structure placed on the first waveguide-The bottom surface of the heater structure is aligned with the bottom surface of the first waveguide, and the first waveguide is laterally spaced apart between sidewalls of the heater structure-
Including a modulator device.
상기 히터 구조체는,
상기 제1 도파로 바로 위에 놓여 있는 상부 도전체; 및
상기 상부 도전체의 하부면으로부터 상기 제1 도파로의 저면과 정렬되는 지점까지 연속적으로 연장되는 히터 기둥 구조체
를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.The method of claim 1,
The heater structure,
An upper conductor directly over the first waveguide; And
Heater column structure continuously extending from the lower surface of the upper conductor to a point aligned with the lower surface of the first waveguide
The modulator device comprising a.
상기 히터 기둥 구조체의 하부 부분과 상기 제1 도파로는 동일한 재료를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.The method of claim 2,
Wherein the lower portion of the heater column structure and the first waveguide comprise the same material.
상기 상부 도전체의 최대 폭은 상기 히터 기둥 구조체의 최대 폭보다 큰 것인, 변조기 디바이스.The method of claim 2,
Wherein the maximum width of the upper conductor is greater than the maximum width of the heater column structure.
상기 상부 도전체는 제1 재료를 포함하고 상기 히터 기둥 구조체는 상기 제1 재료와는 상이한 제2 재료를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.The method of claim 2,
Wherein the upper conductor comprises a first material and the heater column structure comprises a second material different from the first material.
상기 상부 도전체는 0이 아닌 수직 거리만큼 상기 제1 도파로로부터 수직으로 오프셋되고, 상기 제1 도파로는 상기 히터 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 배치되고, 상기 제1 도파로는 0이 아닌 측방향 거리만큼 상기 제1 도파로로부터 측방향으로 오프셋되는 것인, 변조기 디바이스.The method of claim 2,
The upper conductor is vertically offset from the first waveguide by a non-zero vertical distance, the first waveguide is laterally disposed between inner sidewalls of the heater pillar structure, and the first waveguide is non-zero. Wherein the modulator device is laterally offset from the first waveguide by a lateral distance.
상기 히터 구조체는 U자형인 것인, 변조기 디바이스.The method of claim 1,
Wherein the heater structure is U-shaped.
상기 제1 도파로는 제1 도핑 영역 및 상기 제1 도핑 영역과 맞접하는 제2 도핑 영역을 포함하고, 상기 제1 도핑 영역은 제1 도핑 유형을 포함하고, 상기 제2 도핑 영역은 상기 제1 도핑 유형과 반대인 제2 도핑 유형을 포함하는 것인, 변조기 디바이스.The method of claim 1,
The first waveguide includes a first doped region and a second doped region in contact with the first doped region, the first doped region includes a first doping type, and the second doped region is the first doped region. And a second doping type opposite to the type.
기판 위에 배열되고, 광을 변조하도록 구성된 활성 영역을 포함하는 제1 도파로;
상기 기판 위에 배열되고, 상기 제1 도파로에 광학적으로 결합된 제2 도파로;
상기 제1 및 제2 도파로 위에 배열된 제1 유전성 구조체; 및
상기 제1 유전성 구조체 내에 매립되고, 상기 제1 도파로의 활성 영역 위에 놓여 있는 히터 구조체
를 포함하고,
상기 히터 구조체는,
상기 제1 도파로의 활성 영역 바로 위에 놓여 있는 상부 도전체; 및
상기 상부 도전체로부터 상기 제1 도파로의 상부면 아래의 지점까지 연속적으로 연장되는 히터 기둥 구조체 - 상기 제1 도파로는 상기 히터 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 위치하고, 상기 제1 도파로는 0이 아닌 거리만큼 상기 히터 기둥 구조체의 내부 측벽으로부터 측방향으로 오프셋됨 -
를 포함하는 것인, 변조기 디바이스.As a modulator device,
A first waveguide arranged over the substrate and including an active region configured to modulate light;
A second waveguide arranged on the substrate and optically coupled to the first waveguide;
A first dielectric structure arranged over the first and second waveguides; And
A heater structure buried in the first dielectric structure and overlying an active region of the first waveguide
Including,
The heater structure,
An upper conductor disposed directly over the active region of the first waveguide; And
Heater pillar structure continuously extending from the upper conductor to a point below the upper surface of the first waveguide-The first waveguide is located laterally between inner sidewalls of the heater pillar structure, and the first waveguide is 0 It is laterally offset from the inner sidewall of the heater column structure by a distance not
The modulator device comprising a.
기판 위에 제1 도파로를 형성하는 단계;
상기 기판 위에 하부 기둥 구조체를 형성하는 단계 - 상기 제1 도파로는 상기 하부 기둥 구조체의 내부 측벽들 사이에 측방향으로 이격되어 있음 - ;
상기 제1 도파로 및 상기 하부 기둥 구조체 위에 유전성 구조체를 성막하는 단계;
상기 하부 기둥 구조체 위에 상부 기둥 구조체를 형성하는 단계 - 상기 상부 기둥 구조체는 상기 유전성 구조체 내에 매립됨 - ; 및
상기 유전성 구조체의 상부면 및 상기 상부 기둥 구조체의 상부면을 따라 상부 도전체를 형성하고, 이에 의해 히터 구조체를 규정하는 단계 - 상기 히터 구조체는 하부 기둥 구조체, 상부 기둥 구조체, 및 상부 도전체를 포함하고, 상기 상부 도전체는 상기 제1 도파로 바로 위에 놓여 있음 -
를 포함하는, 변조기 디바이스를 형성하기 위한 방법.A method for forming a modulator device, comprising:
Forming a first waveguide over the substrate;
Forming a lower pillar structure on the substrate-the first waveguide is laterally spaced apart between inner sidewalls of the lower pillar structure -;
Depositing a dielectric structure on the first waveguide and the lower pillar structure;
Forming an upper pillar structure on the lower pillar structure-the upper pillar structure is buried in the dielectric structure; And
Forming an upper conductor along the upper surface of the dielectric structure and the upper surface of the upper pillar structure, thereby defining a heater structure-the heater structure including a lower pillar structure, an upper pillar structure, and an upper conductor And the upper conductor is placed directly on the first waveguide-
A method for forming a modulator device comprising a.
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