專(zhuān)利名稱(chēng)：抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其是指陣列中的各不同通道有一個(gè)公用電極，而各通道的另一個(gè)電極在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)分布的陣列電極布線結(jié)構(gòu)；在制造過(guò)程中，擴(kuò)散或摻雜P+和N+區(qū)時(shí)，相鄰?fù)ǖ篱gP+摻雜區(qū)或N+摻雜區(qū)相對(duì)分布。本發(fā)明有效地抑制了陣列電調(diào)制器件在調(diào)制時(shí)的相鄰?fù)ǖ篱g串?dāng)_。
背景技術(shù)：
由于微電子信息處理的速度逐步趨向極限，實(shí)現(xiàn)光電集成是必由之路。光電集成的一個(gè)突出特點(diǎn)是小型化趨勢(shì)，目前已商業(yè)化的光纖陣列內(nèi)通道間距為250或127μm，這就決定了與陣列光纖耦合的陣列波導(dǎo)器件的通道間距。如果波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，單純的光路傳輸通道間串?dāng)_能夠降到可以忽略，但如果在波導(dǎo)兩側(cè)加以電極進(jìn)行光強(qiáng)度或相位調(diào)制，由于電極要占用一定的空間且電極與波導(dǎo)間需要有一定的間距，調(diào)制時(shí)相鄰?fù)ǖ篱g相互耦合現(xiàn)象不容忽視。
如果一個(gè)芯片內(nèi)的陣列波導(dǎo)器件有自己獨(dú)立的電路，就可以避免電調(diào)制時(shí)對(duì)相鄰?fù)ǖ赖挠绊?，也就避免了串?dāng)_的發(fā)生。但這顯然會(huì)增大芯片的面積，與小型化的要求相悖。
陣列波導(dǎo)器件的常規(guī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是一個(gè)芯片單元內(nèi)的所有通道結(jié)構(gòu)相同，不同通道內(nèi)部波導(dǎo)與電極的相對(duì)位置相同，即芯片單元是由某一通道器件簡(jiǎn)單復(fù)制后等間距排列組合而成；所有通道有一個(gè)公共電極，各通道的另一電極分立，這樣既可以達(dá)到單獨(dú)控制的目的，同時(shí)也節(jié)省空間。但對(duì)電光調(diào)制器件而言，這種陣列結(jié)構(gòu)會(huì)引起各相鄰?fù)ǖ篱g的相互耦合而引起串?dāng)_。以直波導(dǎo)電吸收型電光調(diào)制器為例，其相鄰?fù)ǖ澜孛媸疽馊鐖D2所示。其中21和22是陣列電光調(diào)制器相鄰的兩個(gè)通道，結(jié)構(gòu)完全相同。我們先以21為例說(shuō)明電光調(diào)制的機(jī)理。211是一個(gè)脊形波導(dǎo)，從光纖入射的光波可以限制在其中穩(wěn)定傳輸，當(dāng)波導(dǎo)芯層中有載流子通過(guò)時(shí)，由于等離子體色散效應(yīng)，引起波導(dǎo)芯層的折射率和吸收系數(shù)改變，從而改變?cè)谄渲袀鬏數(shù)墓獠ǖ南辔缓蛷?qiáng)度。利用這一特性，可以設(shè)置不同的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以達(dá)到對(duì)光波的相位調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制，這是現(xiàn)在光通訊中應(yīng)用廣泛的光開(kāi)關(guān)、可調(diào)光衰減器、調(diào)制器等器件的優(yōu)選制備方法之一。載流子的注入可以通過(guò)在波導(dǎo)兩側(cè)分別擴(kuò)散或摻雜成P+和N+區(qū)，形成PIN二極管，摻雜區(qū)上淀積電極并形成歐姆接觸，在PIN二極管上施加正向電壓即可實(shí)現(xiàn)載流子注入。光通信中常用到陣列器件，即同一芯片上等距排列著N個(gè)相同的通道。在圖2中，通道22和通道21即是陣列波導(dǎo)器件中相鄰的兩個(gè)通道，采用的電極布線是傳統(tǒng)的布局結(jié)構(gòu)，即通道22是通道21的完全拷貝，只是位置不同，它們的P+摻雜區(qū)上電極224和214相互連通，即通道21和22有一個(gè)共同的電極，而兩通道的另一個(gè)電極215和225相互分立，滿(mǎn)足分別調(diào)制的要求。但是，如果通道21的N+摻雜區(qū)213與通道22的P+摻雜區(qū)222間距與單通道P+-N+間距(如21通道的P+摻雜區(qū)212與N+摻雜區(qū)213間，22通道的P+摻雜區(qū)222與N+摻雜區(qū)223間)相比不是無(wú)窮大時(shí)，相鄰?fù)ǖ?1與22間的電串?dāng)_就不可忽視了圖2中雖然電壓是通過(guò)電極214和215加在通道21的P+摻雜區(qū)212與N+摻雜區(qū)213之間，但由于通道21和22的公共電極214和224的連通，使得通道22的P+摻雜區(qū)222與通道21的N+摻雜區(qū)213及中間的平板波導(dǎo)間也等效為一個(gè)PIN二極管，相當(dāng)于在電源之間加了兩個(gè)并聯(lián)的PIN管，這樣在給通道21加電壓進(jìn)行調(diào)制時(shí)，不僅在通道21的P+摻雜區(qū)212有空穴注入通道21的波導(dǎo)芯區(qū)211，在相鄰?fù)ǖ?2的P+摻雜區(qū)222也會(huì)有空穴注入通道21與通道22間的平板波導(dǎo)區(qū)202，這兩部分的空穴都收集于通道21的N+摻雜區(qū)213；同時(shí)，由通道21的N+摻雜區(qū)213注入的電子不但向通道21的P+摻雜區(qū)212漂移，也要向通道22的P+摻雜區(qū)222漂移，也就是說(shuō)，有一部分注入電流被浪費(fèi)在通道21的N+摻雜區(qū)213與通道22的P+摻雜區(qū)222之間。由于調(diào)制幅度由注入的載流子濃度決定，而注入載流子濃度與注入電流直接相關(guān)，于是在外加電壓V相同的情況下，采用圖2這種陣列布線結(jié)構(gòu)必然使得有效注入電流減小，導(dǎo)致注入效率降低、功耗增大；同時(shí)，由于通道21的N+摻雜區(qū)213與通道22的P+摻雜區(qū)222間的本征區(qū)202較長(zhǎng)，容易引發(fā)較高的結(jié)溫，導(dǎo)致整個(gè)芯片溫度升高，影響器件的調(diào)制性能。上面分析的是只有一個(gè)通道加調(diào)制電壓的情況，當(dāng)兩個(gè)相鄰?fù)ǖ劳瑫r(shí)調(diào)制，加不同的調(diào)制電壓V21和V22時(shí)，由于V21和V22并不是只對(duì)本通道作用，勢(shì)必引起通道間的串?dāng)_，造成調(diào)制深度與理論不符。
要消除相鄰?fù)ǖ?1與22間的調(diào)制串?dāng)_，就要求通道21的N+摻雜區(qū)213和通道22的P+摻雜區(qū)222間的平板波導(dǎo)區(qū)202沒(méi)有載流子注入。
另外一個(gè)抑制通道間串?dāng)_且滿(mǎn)足小型化要求的布局結(jié)構(gòu)及方法就是在常規(guī)陣列波導(dǎo)器件的基礎(chǔ)上在相鄰?fù)ǖ篱g采用物理隔斷措施，即將兩個(gè)通道之間對(duì)器件沒(méi)有貢獻(xiàn)部分去掉，沒(méi)有了引起串?dāng)_的中間介質(zhì)，串?dāng)_自然不會(huì)發(fā)生，BOOKHAM公司就是采用這種方法來(lái)消除相鄰?fù)ǖ篱g的相互影響。但這在具體的工藝實(shí)施過(guò)程中需要額外增加一步刻蝕工序，增加了陣列器件的生產(chǎn)成本和工藝難度。
如何能滿(mǎn)足通道間獨(dú)立控制，同時(shí)也節(jié)省空間且有效抑制相鄰?fù)ǖ篱g的串?dāng)_是今后大規(guī)模集成光電子學(xué)尤其是光通信DWDM系統(tǒng)中所必須解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)及其制造方法，不增加制作工藝難度和額外步驟，抑制相鄰?fù)ǖ篱g的調(diào)制串?dāng)_，提高注入效率，降低功耗。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中包括一襯底，該襯底為輕摻雜或未摻雜的半導(dǎo)體材料，以便在其上形成低損耗的光波導(dǎo)及高性能的PIN二極管結(jié)構(gòu)；等間距的光波導(dǎo)陣列，形成光傳播的路徑；不等間距的P+-N+摻雜區(qū)對(duì)陣列，分布于等間距的光波導(dǎo)陣列兩側(cè)，與波導(dǎo)芯區(qū)形成PIN二極管陣列；一公共電極，與分立電極分布于等間距的光波導(dǎo)陣列兩側(cè)，完成電光調(diào)制功能，并減少陣列器件的管腳數(shù)；一組分立電極，與公共電極一起完成各通道的分立電光調(diào)制功能；陣列中的各不同通道有一個(gè)共同電極，與所有通道的同一摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)電極相連；各通道的另一個(gè)電極相互分立，且與相應(yīng)通道的另一摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)電極相連；共同電極與各通道分立電極在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)分布。
其中每個(gè)電光調(diào)制器件通道的電極對(duì)可以是連續(xù)的單個(gè)P+-N+電極對(duì)，也可以是由多個(gè)P+-N+電極對(duì)串連而成，相鄰?fù)ǖ赖碾姌O對(duì)總是相對(duì)分布。
其中電光調(diào)制器件的襯底為硅基材料、硅基二氧化硅、鈮酸鋰或III-V族材料之一。
其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)為脊形或矩形或梯形截面波導(dǎo)、埋導(dǎo)層脊形波導(dǎo)、凸條形波導(dǎo)、溝道波導(dǎo)、條載波導(dǎo)、埋溝波導(dǎo)等類(lèi)型。
其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是直波導(dǎo)、彎曲波導(dǎo)、錐形波導(dǎo)、對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的Y形、X形波導(dǎo)、多模干涉波導(dǎo)之一或其組合，利用電光集成完成相位或強(qiáng)度調(diào)制功能。
本發(fā)明一種抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括下列步驟A、在半導(dǎo)體襯底上刻蝕或摻雜形成等間距的波導(dǎo)陣列，以便光路在這些波導(dǎo)陣列中傳輸；B、利用熱氧化或化學(xué)氣相沉積掩蔽層，在波導(dǎo)的一側(cè)光刻形成第一種摻雜類(lèi)型的摻雜窗口，摻雜窗口與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)非等距分布；C、采用摻雜或離子注入方法在B步驟光刻出的摻雜窗口下形成第一種摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)，此摻雜區(qū)與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)非等距分布；D、熱氧化或化學(xué)氣相沉積掩蔽層，在波導(dǎo)的另一側(cè)光刻形成第二種摻雜類(lèi)型的摻雜窗口，摻雜窗口與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g也是相對(duì)非等距分布；E、采用摻雜或離子注入方法在D步驟光刻出的摻雜窗口下形成第二種摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)，此摻雜區(qū)與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g也是相對(duì)非等距分布；F、淀積或?yàn)R射金或鋁金屬，在兩種摻雜區(qū)上形成金屬電極。
其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)可由硅基材料、硅基二氧化硅、鈮酸鋰或III-V族材料制作。
其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)為脊形波導(dǎo)、埋導(dǎo)層脊形波導(dǎo)、凸條形波導(dǎo)、溝道波導(dǎo)、條載波導(dǎo)、埋溝波導(dǎo)等類(lèi)型。
其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是直波導(dǎo)、彎曲波導(dǎo)、錐形波導(dǎo)、對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的Y形、X形波導(dǎo)、多模干涉波導(dǎo)之一或其組合，利用電光集成完成相位或強(qiáng)度調(diào)制功能。


為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如后，其中圖1采用本發(fā)明提供的陣列電光調(diào)制器件的電極布線結(jié)構(gòu)和方法的芯片結(jié)構(gòu)俯視示意圖；圖2采用傳統(tǒng)的陣列電光調(diào)制器件的電極布線結(jié)構(gòu)和方法的芯片結(jié)構(gòu)截面示意圖；圖3采用本發(fā)明提供的陣列電光調(diào)制器件的電極布線方法的芯片結(jié)構(gòu)的局部截面示意圖，即圖1虛線部分的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖3中給出了本發(fā)明的一種較佳實(shí)施例，為分析方便，假設(shè)制作器件的本體材料300的摻雜類(lèi)型是輕摻N-型或P-型，可視為本征材料(i型)。此圖中給出的波導(dǎo)器件是在一根單直波導(dǎo)兩邊分別進(jìn)行P+摻雜和N+摻雜，在波導(dǎo)兩側(cè)間形成類(lèi)似于PIN二極管的機(jī)構(gòu)，在其上加正向偏置電壓時(shí)，載流子注入波導(dǎo)芯區(qū)改變波導(dǎo)折射率和吸收系數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)制。如圖1和圖3所示，和圖2所示的現(xiàn)有布線結(jié)構(gòu)一樣，在本發(fā)明的器件陣列中，電極位于波導(dǎo)的兩側(cè)(在圖中是指314、315、324、325)，所有通道有一個(gè)共同電極12，各通道除了共同電極12外，還有一個(gè)分立電極(131-13n)(或141-14n)，該分立電極相互分立。不同的是，陣列中的器件結(jié)構(gòu)并不像圖2所示是某個(gè)器件的簡(jiǎn)單重復(fù)(如通道21與22結(jié)構(gòu)完全相同)，而是相鄰?fù)ǖ篱g采用對(duì)稱(chēng)的布線結(jié)構(gòu)(如通道31與32結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，如同鏡像)，即相對(duì)分布；公共電極12與所有通道的同一摻雜類(lèi)型(P+或N+中任何一者)的摻雜區(qū)電極(在圖3中選擇的是N+摻雜區(qū)上電極315、325)相連，各分立電極與相應(yīng)通道的另一摻雜類(lèi)型(N+或P+中任何一者)的摻雜區(qū)電極(在圖3中選擇的是P+摻雜區(qū)上電極314或324)相連。比較圖2和圖3可以發(fā)現(xiàn)，圖3的第二個(gè)通道32是將圖2中第二個(gè)通道22的P+摻雜區(qū)222和N+摻雜區(qū)223位置互換，即為本發(fā)明圖3中的P+摻雜區(qū)322和N+摻雜區(qū)323。這樣的改進(jìn)并不需要額外的工藝制造步驟，只需要在設(shè)計(jì)版圖時(shí)將傳統(tǒng)的陣列器件中奇數(shù)或偶數(shù)通道中的P+和N+摻雜區(qū)位置互換。這種改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的分析看出在給通道31加電壓調(diào)制時(shí)，雖然通道31的P+摻雜區(qū)電極314與通道32的P+摻雜區(qū)電極324實(shí)際是同一電極，但由于通道31的N+摻雜區(qū)313與通道32的N+摻雜區(qū)323之間形成的是N+-i-N+結(jié)，可等效為兩個(gè)反向的PN結(jié)二極管串連，故通道31的電極315與通道32的電極325間沒(méi)有電流通過(guò)，就不會(huì)引起象圖2中相鄰?fù)ǖ?1與22間的電流分流現(xiàn)象，從而可以有效抑制相鄰?fù)ǖ篱g的串?dāng)_。
圖1所示的是與圖3相對(duì)應(yīng)的陣列器件結(jié)構(gòu)的俯視圖，即本發(fā)明所述的布線結(jié)構(gòu)的較佳實(shí)施例的俯視圖。該芯片中陣列通道數(shù)為2n，其中111～11(2n)是陣列電光器件各通道的波導(dǎo)，即光路部分，12是陣列器件各通道的共用的公共電極，可以看出，此公共電極在相鄰?fù)ǖ篱g是對(duì)稱(chēng)的相對(duì)非等距分布的；131～13n及141～14n是陣列電光器件各通道的另一個(gè)電極，在空間上相鄰?fù)ǖ篱g也是對(duì)稱(chēng)的相對(duì)非等距分布。從俯視圖上看到的對(duì)稱(chēng)分布的實(shí)質(zhì)在截面圖(圖3)中可以體現(xiàn)，即相鄰?fù)ǖ赖耐?lèi)型摻雜區(qū)是相對(duì)分布的。作為俯視與截面圖示的對(duì)比，圖1中同時(shí)給出了與圖3對(duì)應(yīng)的各部分標(biāo)號(hào)。
請(qǐng)?jiān)俳Y(jié)合參閱圖1和圖3，本發(fā)明一種抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)，其中包括一襯底300，該襯底300為輕摻雜或未摻雜的半導(dǎo)體材料，以便在其上形成低損耗的光波導(dǎo)311、312及高性能的PIN二極管結(jié)構(gòu)；等間距的光波導(dǎo)陣列311～31(2n)，形成光傳播的路徑；不等間距的P+-N+摻雜區(qū)對(duì)陣列312-313，322-323-3(2n)2-3(2n)3，分布于等間距的光波導(dǎo)陣列311-31(2n)兩側(cè)，與波導(dǎo)芯區(qū)311-31(2n)形成PIN二極管陣列；一公共電極12，與分立電極314-3(2n)4分布于等間距的光波導(dǎo)陣列311-31(2n)兩側(cè)，完成電光調(diào)制功能，并減少陣列器件的管腳數(shù)；一組分立電極314-3(2n)4，與公共電極12一起完成各通道的分立電光調(diào)制功能。
陣列中的各不同通道31-3(2n)有一個(gè)共同電極12，與所有通道的同一摻雜類(lèi)型(P+或N+中任何一者)的摻雜區(qū)電極315-3(2n)5相連；各通道的另一個(gè)電極131-13n，141-14n相互分立，且與相應(yīng)通道的另一摻雜類(lèi)型(N+或P+中任何一者)的摻雜區(qū)電極314-3(2n)4相連；共同電極12與各通道分立電極314-3(2n)4在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)分布。
每個(gè)電光調(diào)制器件通道的電極對(duì)314-315-3(2n)4-3(2n)5可以是連續(xù)的單個(gè)P+-N+電極對(duì)，也可以是由多個(gè)P+-N+電極對(duì)串連而成，相鄰?fù)ǖ赖碾姌O對(duì)總是相對(duì)分布。
電光調(diào)制器件的襯底300為硅基材料(SOI、Si、硅鍺等)、硅基二氧化硅、鈮酸鋰或III-V族材料之一。
電光調(diào)制器件的波導(dǎo)311-3(2n)1為脊形或矩形或梯形截面波導(dǎo)、埋導(dǎo)層脊形波導(dǎo)、凸條形波導(dǎo)、溝道波導(dǎo)、條載波導(dǎo)、埋溝波導(dǎo)等類(lèi)型。
電光調(diào)制器件的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)311-3(2n)1是直波導(dǎo)、彎曲波導(dǎo)、錐形波導(dǎo)、對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的Y形、X形波導(dǎo)、多模干涉波導(dǎo)之一或其組合，利用電光集成完成相位或強(qiáng)度調(diào)制功能。
相應(yīng)地，這種可以抑制通道間耦合串?dāng)_的電光調(diào)制器件陣列的電極布線制造方法與常規(guī)的電光調(diào)制陣列器件陣列的電極布線制造方法的主要差異在于摻雜或注入形成摻雜區(qū)時(shí)，相鄰?fù)ǖ篱g的相同摻雜類(lèi)型間相對(duì)非等間距分布，本發(fā)明的制造方法包括下列步驟A、在半導(dǎo)體襯底300上刻蝕或摻雜形成等間距(一般為250μm或127μm)的波導(dǎo)陣列311-3(2n)1，以便光路在這些波導(dǎo)陣列中傳輸；B、利用熱氧化或化學(xué)氣相沉積掩蔽層，在波導(dǎo)的一側(cè)光刻形成第一種摻雜類(lèi)型(如P+)的摻雜窗口，摻雜窗口與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)非等距分布；C、采用摻雜或離子注入方法在B步光刻出的摻雜窗口下形成第一種摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)312-3(2n)2，此摻雜區(qū)與波導(dǎo)311-3(2n)1的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)非等距分布；D、熱氧化或化學(xué)氣相沉積掩蔽層，在波導(dǎo)的另一側(cè)光刻形成第二種摻雜類(lèi)型(如N+)的摻雜窗口，摻雜窗口與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g也是相對(duì)非等距分布；E、采用摻雜或離子注入方法在D步光刻出的摻雜窗口下形成第二種摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)313-3(2n)3，此摻雜區(qū)與波導(dǎo)311-3(2n)1的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g也是相對(duì)非等距分布；F、淀積或?yàn)R射金或鋁金屬，在兩種摻雜區(qū)上形成金屬電極314，315-3(2n)4，3(2n)5。
電光調(diào)制器件的波導(dǎo)可由硅基材料(SOI、Si、硅鍺等)、硅基二氧化硅、鈮酸鋰或III-V族材料制作。
電光調(diào)制器件的波導(dǎo)311-3(2n)1為脊形(矩形、梯形截面)波導(dǎo)、埋導(dǎo)層脊形波導(dǎo)、凸條形波導(dǎo)、溝道波導(dǎo)、條載波導(dǎo)、埋溝波導(dǎo)等類(lèi)型。
電光調(diào)制器件的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是直波導(dǎo)、彎曲波導(dǎo)、錐形波導(dǎo)、對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的Y形、X形波導(dǎo)、多模干涉波導(dǎo)之一或其組合，利用電光集成完成相位或強(qiáng)度調(diào)制功能。
值得注意的是，任何利用電注入的電光調(diào)制器件在排布成陣列集成芯片時(shí)都涉及到通道間調(diào)制串?dāng)_的問(wèn)題。這些電光集成器件的波導(dǎo)材料可以采用硅基材料(SOI、Si、硅鍺等)、硅基二氧化硅、鈮酸鋰或III-V族等材料，波導(dǎo)為脊形(矩形、梯形截面)波導(dǎo)、埋導(dǎo)層脊形波導(dǎo)、凸條形波導(dǎo)、溝道波導(dǎo)、條載波導(dǎo)、埋溝波導(dǎo)等類(lèi)型，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是直波導(dǎo)、彎曲波導(dǎo)、錐形波導(dǎo)、對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的Y形、X形波導(dǎo)、多模干涉波導(dǎo)之一或其組合，采用不同的結(jié)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)相位或強(qiáng)度調(diào)制等功能。
綜上所述，本發(fā)明是利用二極管的單向?qū)щ娞匦詠?lái)達(dá)到抑制相鄰單元間的調(diào)制串?dāng)_的目的。
當(dāng)然，本發(fā)明不限于以上通過(guò)舉例所述和所示的實(shí)施例。對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員很明顯的是，可對(duì)本發(fā)明的器件布線結(jié)構(gòu)及其制造方法進(jìn)行各種修改和變化而不背離本發(fā)明的精神或范圍。例如，每個(gè)電光調(diào)制器件單元的電極對(duì)不僅可以是連續(xù)的單個(gè)P+-N+電極對(duì)，也可以是由多個(gè)P+-N+電極對(duì)串連而成，相鄰?fù)ǖ赖碾姌O對(duì)總是相對(duì)分布。波導(dǎo)的組合形式與完成功能、單個(gè)通道電極的排布形式等也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因而，本發(fā)明試圖覆蓋所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中包括一襯底，該襯底為輕摻雜或未摻雜的半導(dǎo)體材料，以便在其上形成低損耗的光波導(dǎo)及高性能的PIN二極管結(jié)構(gòu)；等間距的光波導(dǎo)陣列，形成光傳播的路徑；不等間距的P+-N+摻雜區(qū)對(duì)陣列，分布于等間距的光波導(dǎo)陣列兩側(cè)，與波導(dǎo)芯區(qū)形成PIN二極管陣列；一公共電極，與分立電極分布于等間距的光波導(dǎo)陣列兩側(cè)，完成電光調(diào)制功能，并減少陣列器件的管腳數(shù)；一組分立電極，與公共電極一起完成各通道的分立電光調(diào)制功能；陣列中的各不同通道有一個(gè)共同電極，與所有通道的同一摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)電極相連；各通道的另一個(gè)電極相互分立，且與相應(yīng)通道的另一摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)電極相連；共同電極與各通道分立電極在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)分布。
2.如權(quán)利要求1所述的抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中每個(gè)電光調(diào)制器件通道的電極對(duì)可以是連續(xù)的單個(gè)P+-N+電極對(duì)，也可以是由多個(gè)P+-N+電極對(duì)串連而成，相鄰?fù)ǖ赖碾姌O對(duì)總是相對(duì)分布。
3.如權(quán)利要求1所述的抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中電光調(diào)制器件的襯底為硅基材料、硅基二氧化硅、鈮酸鋰或III-V族材料之一。
4.如權(quán)利要求1所述的抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)為脊形或矩形或梯形截面波導(dǎo)、埋導(dǎo)層脊形波導(dǎo)、凸條形波導(dǎo)、溝道波導(dǎo)、條載波導(dǎo)、埋溝波導(dǎo)等類(lèi)型。
5.如權(quán)利要求1所述的抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是直波導(dǎo)、彎曲波導(dǎo)、錐形波導(dǎo)、對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的Y形、X形波導(dǎo)、多模干涉波導(dǎo)之一或其組合，利用電光集成完成相位或強(qiáng)度調(diào)制功能。
6.一種抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括下列步驟A、在半導(dǎo)體襯底上刻蝕或摻雜形成等間距的波導(dǎo)陣列，以便光路在這些波導(dǎo)陣列中傳輸；B、利用熱氧化或化學(xué)氣相沉積掩蔽層，在波導(dǎo)的一側(cè)光刻形成第一種摻雜類(lèi)型的摻雜窗口，摻雜窗口與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)非等距分布；C、采用摻雜或離子注入方法在B步驟光刻出的摻雜窗口下形成第一種摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)，此摻雜區(qū)與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g相對(duì)非等距分布；D、熱氧化或化學(xué)氣相沉積掩蔽層，在波導(dǎo)的另一側(cè)光刻形成第二種摻雜類(lèi)型的摻雜窗口，摻雜窗口與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g也是相對(duì)非等距分布；E、采用摻雜或離子注入方法在D步驟光刻出的摻雜窗口下形成第二種摻雜類(lèi)型的摻雜區(qū)，此摻雜區(qū)與波導(dǎo)的相對(duì)位置在相鄰?fù)ǖ篱g也是相對(duì)非等距分布；F、淀積或?yàn)R射金或鋁金屬，在兩種摻雜區(qū)上形成金屬電極。
7.如權(quán)利要求6所述的抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)可由硅基材料、硅基二氧化硅、鈮酸鋰或III-V族材料制作。
8.如權(quán)利要求6所述的抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)為脊形波導(dǎo)、埋導(dǎo)層脊形波導(dǎo)、凸條形波導(dǎo)、溝道波導(dǎo)、條載波導(dǎo)、埋溝波導(dǎo)等類(lèi)型。
9.如權(quán)利要求6所述的抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，其中電光調(diào)制器件的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)是直波導(dǎo)、彎曲波導(dǎo)、錐形波導(dǎo)、對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)的Y形、X形波導(dǎo)、多模干涉波導(dǎo)之一或其組合，利用電光集成完成相位或強(qiáng)度調(diào)制功能。
全文摘要
一種抑制相鄰?fù)ǖ篱g耦合串?dāng)_的電極布線結(jié)構(gòu)，包括一襯底，在其上形成低損耗的光波導(dǎo)及高性能的PIN二極管結(jié)構(gòu)；等間距的光波導(dǎo)陣列，形成光傳播的路徑；不等間距的P
文檔編號(hào)H01S5/026GK1667793SQ20041003966
公開(kāi)日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者賀月嬌, 劉育梁 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所