專利名稱：一種全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)，特別涉及一種采用外延PIN結(jié)結(jié)構(gòu)的交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)。
現(xiàn)有利用載流子注入引起能帶填充效應(yīng)制造的交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)，其外形如


圖1所示，它在脊形光波導(dǎo)的交叉處設(shè)置一個(gè)由金屬上下電極(7與6)與多層半導(dǎo)體組成的窄條狀豎直PIN結(jié)(1)，PIN結(jié)的Ⅰ層是與交叉脊形光波導(dǎo)處于同一平面的半導(dǎo)體光波導(dǎo)層。調(diào)節(jié)PIN結(jié)兩側(cè)的外加電壓可以調(diào)節(jié)向Ⅰ層注入的載流子濃度，隨Ⅰ層載流子注入濃度的改變，Ⅰ層光波導(dǎo)的折射率呈線性變化，以此便可對(duì)經(jīng)交叉脊形光波導(dǎo)入射端(2)的入射光實(shí)現(xiàn)經(jīng)直通端(3)或是經(jīng)反射端(4)射出的控制，亦即實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的功能。
現(xiàn)有交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的PIN結(jié)的結(jié)構(gòu)，是在由貼接金屬下電極(6)的半導(dǎo)體基底(5)支撐的條狀光波導(dǎo)Ⅰ層上覆蓋一層條寬小于Ⅰ層且型號(hào)與半導(dǎo)體基底相反的異型雜質(zhì)擴(kuò)散層，條狀異型擴(kuò)散層的上表面貼接金屬上電極(7)，它的周圍是用以限定條寬并以PN結(jié)進(jìn)行內(nèi)外隔離的半導(dǎo)體隔離條框。這樣的結(jié)構(gòu)在制造過(guò)程中往往難以精確控制結(jié)的位置，結(jié)的偏位導(dǎo)致不能有效形成能帶填充效應(yīng)，以致影響產(chǎn)品的合格率。
本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，設(shè)計(jì)一種可以完全避免PIN結(jié)偏位的交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)措施為，在交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的PIN結(jié)中，在由貼接金屬下電極的半導(dǎo)體基座支撐的條狀半導(dǎo)體光波導(dǎo)Ⅰ層上為型號(hào)與半導(dǎo)體基底相反且條寬限定較Ⅰ層更窄的異型摻雜半導(dǎo)體外延層，在條狀異型外延層上表面貼接金屬上電極，在此異型外延層以及半導(dǎo)體光波導(dǎo)Ⅰ層的周邊有高電阻率半導(dǎo)體材料作成的限定條框。
這種在光波導(dǎo)Ⅰ層上覆蓋異型半導(dǎo)體外延層的半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的PIN結(jié)的結(jié)構(gòu)，它使光波導(dǎo)Ⅰ層正好成為PIN結(jié)中的載流子注入?yún)^(qū)，不存在結(jié)的偏位問(wèn)題，從而可以顯著提高產(chǎn)品的合格率。
以下結(jié)合附圖和一項(xiàng)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體描述。
圖1為交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)的外觀示意圖。
圖2為本實(shí)用新型交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)一項(xiàng)實(shí)施例的PIN結(jié)橫斷面(
圖1中所示的AA’剖面)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1為PIN結(jié)，2為入射端，3為直通端，4為全內(nèi)反射端，5為半導(dǎo)體基底，6為金屬下電極，7為金屬上電極，11為n＋型InP襯底，12為n型InP緩沖層，13為外延生長(zhǎng)的InGaAsP光波導(dǎo)Ⅰ層，14為p型InP外延層，15為P＋型InGaAs外延層，10為高電阻率半導(dǎo)體限定條框(斜線區(qū))。
本實(shí)用新型一項(xiàng)實(shí)施例的PIN結(jié)用n＋型InP作襯底(11)，襯底上為外延生長(zhǎng)的n型InP緩沖層(12)，襯底(11)和緩沖層(12)一起構(gòu)成PIN結(jié)的半導(dǎo)體基底(5)。緊貼n＋型InP襯底(11)下表面有金屬下電極(6)。n型InP緩沖層(12)上為外延生長(zhǎng)的條狀I(lǐng)nGaAsP半導(dǎo)體光波導(dǎo)Ⅰ層(13)，在光波導(dǎo)Ⅰ層(13)的中上方有條狀p型InP半導(dǎo)體外延層(14)以及在其上疊加的低電阻率P＋型InGaAs外延層(15)的表面制備金屬上電極(7)。在p型InP與InGaAs外延層(14與15)以及條狀I(lǐng)nGaAsP半導(dǎo)體光波導(dǎo)Ⅰ層(13)的周邊設(shè)有經(jīng)氧離子注入形成的高電阻率半導(dǎo)體限定條框(10)。
權(quán)利要求1.一種交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)，它在脊形光波導(dǎo)的交叉處設(shè)有一個(gè)由金屬上下電極與多層半導(dǎo)體組成的條狀豎直PIN結(jié)，其特征在于，在所述PIN結(jié)中，在由貼接金屬下電極的半導(dǎo)體基底支撐的條狀半導(dǎo)體光波導(dǎo)Ⅰ層上為型號(hào)與半導(dǎo)體基底相反且條寬限定較Ⅰ層更窄的異型摻雜半導(dǎo)體外延層，在條狀異型外延層的上表面貼接金屬上電極，在此異型外延層以及半導(dǎo)體光波導(dǎo)Ⅰ層的周邊設(shè)有用高電阻率半導(dǎo)體材料作成的限定條框。
2.按照權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)，其特征為，所述半導(dǎo)體基底是由n＋型InP襯底以及在此襯底上外延生長(zhǎng)的n型InP緩沖層組成的，所述半導(dǎo)體光波導(dǎo)Ⅰ層是InGaAsP半導(dǎo)體，所述異型摻雜半導(dǎo)體外延層是由在所述半導(dǎo)體Ⅰ層上外延生長(zhǎng)的p型InP層以及在此InP層上外延生長(zhǎng)的低電阻率P＋型InGaAs外延層組成的。
3.按照權(quán)利要求1所述光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)，其特征為，所述高電阻率半導(dǎo)體材料作成的限定條框是由氧離子注入形成的高電阻率半導(dǎo)體區(qū)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種交叉型全內(nèi)反射半導(dǎo)體光波導(dǎo)開(kāi)關(guān)中的PIN結(jié)的結(jié)構(gòu)，它在由半導(dǎo)體基底支撐的光波導(dǎo)I層上外延生長(zhǎng)型號(hào)與基底材料相反的異型外延層，形成全部外延的PIN結(jié)的結(jié)構(gòu)，并在異型外延層與光波導(dǎo)I層周邊設(shè)置高電阻率的限定條框，這種結(jié)構(gòu)可以完全避免在制造過(guò)程中因結(jié)的偏位而產(chǎn)生廢品。
文檔編號(hào)G02B6/10GK2172483SQ9324724
公開(kāi)日1994年7月20日 申請(qǐng)日期1993年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月15日
發(fā)明者莊婉如, 楊培生, 石志文, 孫富榮, 高俊華, 段繼寧, 鄒正中 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所