可調(diào)光分路器及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可調(diào)光分路器，包括：N+半導(dǎo)體層；形成于N+半導(dǎo)體層上的脊形波導(dǎo)區(qū)，該脊形波導(dǎo)區(qū)由無摻雜硅層光刻刻蝕后形成；在脊形波導(dǎo)區(qū)和N+半導(dǎo)體層表面形成有金屬層，金屬層和N+半導(dǎo)體層接觸形成肖特基二極管，該肖特基二極管將脊形波導(dǎo)區(qū)包圍并通過肖特基二極管對(duì)脊形波導(dǎo)區(qū)進(jìn)行載流子注入實(shí)現(xiàn)脊形波導(dǎo)區(qū)折射率的調(diào)節(jié)。本發(fā)明還公開了一種可調(diào)光分路器的制造方法。本發(fā)明能減少器件的結(jié)電容、減少器件調(diào)制時(shí)的反向恢復(fù)時(shí)間，提高器件的調(diào)制速度。
【專利說明】可調(diào)光分路器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種可調(diào)光分路器。本發(fā)明還涉及一種可調(diào)光分路器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，是現(xiàn)有可調(diào)光分路器的結(jié)構(gòu)示意圖，現(xiàn)有可調(diào)光分路器包括P阱101，脊形波導(dǎo)區(qū)102以及N阱103，光波信息在脊形波導(dǎo)區(qū)102中傳輸，P阱101和N阱103之間形成一個(gè)PN結(jié)結(jié)構(gòu)，該P(yáng)N結(jié)將脊形波導(dǎo)區(qū)102包圍。脊形波導(dǎo)區(qū)102由對(duì)形成于P阱101上的硅層進(jìn)行光刻刻蝕后形成，P阱101和N阱103都具有較高的摻雜濃度，通過對(duì)PN結(jié)加正向電壓后PN結(jié)導(dǎo)通，導(dǎo)通后的PN結(jié)會(huì)將載流子注入到脊形波導(dǎo)區(qū)102中，P阱101、脊形波導(dǎo)區(qū)102和N阱103實(shí)際上形成一個(gè)PIN二極管結(jié)構(gòu)，高濃度的載流子注入到脊形波導(dǎo)區(qū)102后會(huì)對(duì)脊形波導(dǎo)區(qū)102的折射率進(jìn)行調(diào)制，折射率的調(diào)制進(jìn)而會(huì)引起光波信號(hào)的相位的調(diào)制而產(chǎn)生載流子相位調(diào)制效應(yīng)，即相位調(diào)制的大小與折射率以及脊形波導(dǎo)區(qū)102所對(duì)應(yīng)的P阱101或N阱103的長(zhǎng)度等參數(shù)相關(guān)，載流子濃度會(huì)影響折射率，進(jìn)而影響相位。相位變化會(huì)導(dǎo)致出射光偏振方向的改變，從而實(shí)現(xiàn)可調(diào)光分路器功能。
[0003]考慮到PN結(jié)的電容效應(yīng)，將結(jié)電容減小，有利于調(diào)制速度的提高。減小結(jié)電容，可以從以下幾個(gè)方面改善，首先可以在P阱101和N阱103注入高濃度的載流子，其次可以減小PN結(jié)面積，最后是擴(kuò)大PN結(jié)厚度，由于減小結(jié)面積不利于大電流通過，提高結(jié)厚度則需要N區(qū)和P區(qū)擴(kuò)散的雜志濃度比較低，導(dǎo)致電阻增加。所以現(xiàn)有技術(shù)中一般是利用在P阱101和N阱103注入高濃度的載流子的方法來減少結(jié)電容。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可調(diào)光分路器，能減少器件的結(jié)電容、提高器件的調(diào)制速度。本發(fā)明還提供一種可調(diào)光分路器的制造方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的可調(diào)光分路器包括:形成于半導(dǎo)體襯底上的N+半導(dǎo)體層。在所述N+半導(dǎo)體層上形成有脊形波導(dǎo)區(qū)，該脊形波導(dǎo)區(qū)由形成于所述N+半導(dǎo)體層上的無摻雜硅層光刻刻蝕后形成。在所述脊形波導(dǎo)區(qū)的表面以及所述脊形波導(dǎo)區(qū)之外的所述N+半導(dǎo)體層表面形成有金屬層，該金屬層和所述N+半導(dǎo)體層接觸形成肖特基二極管，該肖特基二極管將所述脊形波導(dǎo)區(qū)包圍并通過所述肖特基二極管對(duì)所述脊形波導(dǎo)區(qū)進(jìn)行載流子注入實(shí)現(xiàn)所述脊形波導(dǎo)區(qū)折射率的調(diào)節(jié)。
[0006]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述半導(dǎo)體襯底為絕緣襯底上的娃(SiIicon-On-1nsulator,SOI )，所述N+半導(dǎo)體層為N+硅層。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的可調(diào)光分路器的制造方法包括如下步驟:
[0008]步驟一、在半導(dǎo)體襯底上形成N+半導(dǎo)體層。
[0009]步驟二、利用外延工藝在所述N+半導(dǎo)體層上生成一層無摻雜硅層。
[0010]步驟三、采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述無摻雜硅層進(jìn)行刻蝕形成脊形波導(dǎo)區(qū)。[0011]步驟四、在所述脊形波導(dǎo)區(qū)的表面以及所述脊形波導(dǎo)區(qū)之外的所述N+半導(dǎo)體層表面形成金屬層，該金屬層和所述N+半導(dǎo)體層接觸形成肖特基二極管，該肖特基二極管將所述脊形波導(dǎo)區(qū)包圍并通過所述肖特基二極管對(duì)所述脊形波導(dǎo)區(qū)進(jìn)行載流子注入實(shí)現(xiàn)所述脊形波導(dǎo)區(qū)折射率的調(diào)節(jié)。
[0012]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述半導(dǎo)體襯底為絕緣襯底上的硅，所述N+半導(dǎo)體層為N+硅層。
[0013]本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)中采用一肖特基二極管來實(shí)現(xiàn)對(duì)脊形波導(dǎo)區(qū)的折射率的調(diào)制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)脊形波導(dǎo)區(qū)中傳輸?shù)墓獠ㄐ盘?hào)的相位的調(diào)制，相對(duì)于現(xiàn)有PN結(jié)二極管的調(diào)制結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的肖特基二極管的調(diào)制結(jié)構(gòu)更容易提高器件的調(diào)制速度，原因?yàn)?肖特基二極管為多子器件，沒有擴(kuò)散電容和少子儲(chǔ)存效應(yīng)，勢(shì)壘電容越小，調(diào)制速度越高，由于SBD是一種多數(shù)載流子導(dǎo)電器件，不存在少數(shù)載流子壽命和反向恢復(fù)問題，SBD的反向恢復(fù)時(shí)間只是肖特基勢(shì)壘電容的充、放電時(shí)間，完全不同于PN結(jié)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間；由于SBD的反向恢復(fù)電荷非常少，故開關(guān)速度非常快，開關(guān)損耗也特別小，調(diào)制速度高；所以本發(fā)明利用肖特基二極管來實(shí)現(xiàn)光分路器的可調(diào)性，速度更高，工藝上更容易實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0015]圖1是現(xiàn)有可調(diào)光分路器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是本發(fā)明實(shí)施例可調(diào)光分路器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖2所示，是本發(fā)明實(shí)施例可調(diào)光分路器的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實(shí)施例可調(diào)光分路器包括:
[0018]形成于半導(dǎo)體襯底I上的N+半導(dǎo)體層2。本發(fā)明實(shí)施例中所述半導(dǎo)體襯底I為SOI襯底，所述N+半導(dǎo)體層2為N+硅層。
[0019]在所述N+半導(dǎo)體層2上形成有脊形波導(dǎo)區(qū)3，該脊形波導(dǎo)區(qū)3由形成于所述N+半導(dǎo)體層2上的無摻雜娃層光刻刻蝕后形成。
[0020]在所述波導(dǎo)區(qū)3的表面以及所述脊形波導(dǎo)區(qū)3之外的所述N+半導(dǎo)體層2表面形成有金屬層4，該金屬層4和所述N+半導(dǎo)體層2接觸形成肖特基二極管，該肖特基二極管將所述脊形波導(dǎo)區(qū)3包圍并通過所述肖特基二極管對(duì)所述脊形波導(dǎo)區(qū)3進(jìn)行載流子注入實(shí)現(xiàn)所述波導(dǎo)區(qū)3折射率的調(diào)節(jié)。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例可調(diào)光分路器的制造方法包括如下步驟:
[0022]步驟一、如圖2所示，在半導(dǎo)體襯底I上形成N+半導(dǎo)體層2。本發(fā)明實(shí)施例中所述半導(dǎo)體襯底I為SOI襯底，所述N+半導(dǎo)體層2為N+硅層。
[0023]步驟二、利用外延工藝在所述N+半導(dǎo)體層2上生成一層無摻雜硅層。
[0024]步驟三、采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述無摻雜硅層進(jìn)行刻蝕形成脊形波導(dǎo)區(qū)3。所述脊形波導(dǎo)區(qū)3的形狀和尺寸大小以及N+半導(dǎo)體層2的摻雜濃度等能通過仿真工具確定。
[0025]步驟四、在所述脊形波導(dǎo)區(qū)3的表面以及所述脊形波導(dǎo)區(qū)3之外的所述N+半導(dǎo)體層2表面形成金屬層4，該金屬層4和所述N+半導(dǎo)體層2接觸形成肖特基二極管，該肖特基二極管將所述脊形波導(dǎo)區(qū)3包圍并通過所述肖特基二極管對(duì)所述脊形波導(dǎo)區(qū)3進(jìn)行載流子注入實(shí)現(xiàn)所述脊形波導(dǎo)區(qū)3折射率的調(diào)節(jié)。
[0026]以上通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)光分路器，其特征在于，包括: 形成于半導(dǎo)體襯底上的N+半導(dǎo)體層； 在所述N+半導(dǎo)體層上形成有脊形波導(dǎo)區(qū)，該脊形波導(dǎo)區(qū)由形成于所述N+半導(dǎo)體層上的無摻雜娃層光刻刻蝕后形成； 在所述脊形波導(dǎo)區(qū)的表面以及所述脊形波導(dǎo)區(qū)之外的所述N+半導(dǎo)體層表面形成有金屬層，該金屬層和所述N+半導(dǎo)體層接觸形成肖特基二極管，該肖特基二極管將所述脊形波導(dǎo)區(qū)包圍并通過所述肖特基二極管對(duì)所述脊形波導(dǎo)區(qū)進(jìn)行載流子注入實(shí)現(xiàn)所述脊形波導(dǎo)區(qū)折射率的調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)光分路器，其特征在于:所述半導(dǎo)體襯底為絕緣襯底上的娃，所述N+半導(dǎo)體層為N+娃層。
3.一種可調(diào)光分路器的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、在半導(dǎo)體襯底上形成N+半導(dǎo)體層； 步驟二、利用外延工藝在所述N+半導(dǎo)體層上生成一層無摻雜硅層； 步驟三、采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述無摻雜硅層進(jìn)行刻蝕形成脊形波導(dǎo)區(qū)； 步驟四、在所述脊形波導(dǎo)區(qū)的表面以及所述脊形波導(dǎo)區(qū)之外的所述N+半導(dǎo)體層表面形成金屬層，該金屬層和所述N+半導(dǎo)體層接觸形成肖特基二極管，該肖特基二極管將所述脊形波導(dǎo)區(qū)包圍并通過所述肖特基二極管對(duì)所述脊形波導(dǎo)區(qū)進(jìn)行載流子注入實(shí)現(xiàn)所述脊形波導(dǎo)區(qū)折射率的調(diào)節(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:所述半導(dǎo)體襯底為絕緣襯底上的硅，所述N+半導(dǎo)體層為N+娃層。
【文檔編號(hào)】G02F1/015GK103809303SQ201210439422
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月6日
【發(fā)明者】陳瑜, 羅嘯, 王玉杰, 陳華倫 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司