电光调制器 【技术领域】
本发明涉及电光调制器。
本发明的背景
众所周知，可在凸脊波导结构周围形成p-i-n器件。大体情况如图1所示，其中凸脊10由两边的平板区域12、14环绕，从而一起形成一个单模凸脊波导。用氧化层16保护该器件，其中开口18、20形成在凸脊10的两侧。在这些区域掺杂以形成局部p和n区域，由此制成穿过波导的p-i-n二极管。它可用于控制波导内的电荷载流子浓度，从而控制其折射率。因而可用于调制通过该波导的光束。另外，n-i-n或p-i-p结构将充分导电以便根据其温度依赖性控制折射率来提供一热相调制器。
如图所示，该器件是一绝缘体上硅片结构，其中有源元件形成在支承硅基片24上的绝缘氧化层22上。
对本结构中的掺杂剂进行控制使其保留在波导两侧的基片区中，从而使得单模光束不会到达掺杂区。这是因为掺杂剂元素易于形成光束的吸收点，从而导致了信号损失和局部加热。
掺杂剂以众所周知的方式添加到这一结构中，其中硅的表面暴露在含有掺杂剂的气体中。不准备被掺杂的区域由SiO2保护层覆盖。然后，掺杂剂根据扩散方程穿过该硅层，该方程规定对于表面上地掺杂剂的恒定浓度，硅层内的掺杂剂浓度会随距离指数减小，但是，随着时间的进行，这种随距离减小的速率将降低。实际上，这意味着任何一点的浓度将随时间而增加。
由于以上的原因，制造如图1所示的结构的难点在于掺杂剂的分布不好控制。倾向于采用如图1所示的形状26，其中保护SiO2层的开口的边缘上发生侧向的扩散。形成的该形状意味着电流密度和电流路径将在光模式的垂直范围发生变化。理想的是，控制电流密度以最大化电流和光模式之间的重叠。
可以热处理一掺杂区域以使掺杂剂进入基片。例如如此可能产生的较深的掺杂剂分布本身也是优选的。但是，这一过程也会使掺杂剂水平地扩散，之后使得掺杂剂区域需要更宽地与波导分离。这反过来是不利的。较宽的掺杂剂区域同样也可能导致不太优选的电流密度分布。
本发明的公开
本发明的目的是提供一种电光器件，在这种器件中掺杂剂分布允许在使用过程中建立更合适的电流密度分布。
在其第一方面，本发明提供一电光器件，它包括由含有掺杂剂的平板基片在两侧环绕的凸脊波导，因此形成一穿过波导的导电路径，掺杂剂区域至少两侧被限制层限定，该限制层的材料与平板基片的材料不同。
在其第二方面，本发明提供一电光器件，它包括由含有掺杂剂的平板基片在两侧环绕的凸脊波导，从而形成一穿过波导的导电路径，在基片的垂直方向，掺杂剂基本上均匀地分布。
在第三方面，本发明提供一电光器件，它包括由含有掺杂剂的平板基片在两侧环绕的凸脊波导，从而形成一穿过波导的导电路径，掺杂剂沿基本上水平方向扩散到基片中。
在第四方面，本发明提供一电光器件，它包括由含有掺杂剂的平板基片在两侧环绕的凸脊波导，从而形成一穿过波导的导电路径，掺杂剂从形成在基片材料中的蚀刻区域的一个侧面扩散进基片中。
本发明还涉及到一种制作电光器件的方法，该方法包括如下步骤：在基片表面形成凸脊波导、在波导的至少一侧蚀刻基片区域并且在已蚀刻的区域的一侧表面施加掺杂剂，从而沿基本上水平的方向将掺杂剂导入基片中。
可以用各向异性的湿蚀刻剂进一步蚀刻该已蚀刻的基片区域。这将给蚀刻区域留下一内部分离侧，其分布可以转变成掺杂剂分布。这可用于设计导电区域，例如，以提供一与模式分布的峰值光密度共同入射的峰值电流密度。
通过以下的描述和所附权利要求书，本发明的其它的优选特征会变得更加明显。
附图的简要说明
现在将通过结合实例并参考附图来描述本发明的实施例，其中：
图1是已知电光器件的剖面图；
图2是根据本发明的第一实施例的电光器件的剖面图；且
图3是根据本发明的第二实施例的电光器件的剖面图。
实施本发明的最好方式
需要说明的是，为了便于描述，本说明书中所用术语“横向的”、“垂直的”、“侧面的”和“顶面的”等指的是相对于附图中所示器件方位的方向。但是，该术语不可理解为限制权利要求发明的范围，其可在实际中应用于任何方位。
已对图1进行了详细的描述，因此这里不再作更多的描述。
图2示出了本发明的第一实施例。如图1所示，该器件是绝缘体上硅片器件，其中氧化层22位于有源元件和底层硅支承件24之间。波导10的凸脊再一次由平板基片区域12、14在两侧包围，但是这一次是由各向异性的定向干蚀刻所形成的蚀刻区域28、30包围。保护氧化层16覆盖波导凸脊10和基片材料12和14的顶面。
在蚀刻区域形成以后通过允许掺杂剂同蚀刻位置的侧面接触在基片区域中掺入掺杂剂。然后这就允许掺杂剂在它们的整个深度上从侧边扩散到基片区域内。这不同于如图1所示的实例，在图1实例中掺杂剂从顶面的开口扩散进并侧向向下延伸到开口的保护层的两边。因此，在现有技术的开口中心区域的下边，掺杂剂各向同性地扩散，给出了基本上平的如图1所示的掺杂剂分布的水平表面。相反地，此处描述的新的掺杂剂输送给出了基本上如32处(图2)所示的掺杂量，即一个沿基片区域12、14的深度方向基本上均匀的掺杂量。事实上，保护氧化层16和底层氧化层22用来在垂直方向上限制掺杂剂的扩散，从而维持线性的分布。这意味着可以控制流过这样形成的针装置(pindevice)的电流密度。在图2所示的实施例中，掺杂剂的分布在垂直方向基本上是均匀的。因此这样的设置使光信号周围的折射率得到了更均匀的控制。
之后，在掺杂以后通过将合适的材料沉积进蚀刻区域28、30来提供电接触18、20。
图3示出了一种替代结构。除了在基片区域12、14两侧蚀刻区域28、30以后，施加例如KOH的各向异性的湿蚀刻剂的不同以外，其它基本上同图2所示的实施例相同。如所示，优选地施加在器件的两侧。这就在基片区域12、14的蚀刻侧形成图中34处所示的凹陷分布。当施加掺杂剂时，掺杂剂将扩散进基片并保持蚀刻区域外表面的分布，从而在掺杂剂分布面上产生了一个凹陷的点“36”。凹陷的水平扩展及其垂直位置可以由最初的各向同性蚀刻的深度来控制。例如穿至氧化层22的深度初始蚀刻将产生了更大的水平扩展的凹陷和较低位置的点36。而未穿至氧化层22的浅度初始蚀刻产生了小的水平扩展凹陷和较高位置的点36。这一替代结构因此而导致了器件的控制深度最大化的电流分布。可以通过仅在一侧施加各向异性的湿蚀刻来得到同样的效果，但是这更加难以施行。
众所周知的是，光信号在例如图示的凸脊波导中传播的模式是一种光能的最大浓度稍低于基片材料表面的模式。因此，通过将电流密度在这一点控制达到最大值，便可以通过匹配光能分布和电流分布而更有效地利用电流。
这里描述的掺杂方法产生了在基片的整个深度上基本上均匀的水平厚度掺杂区域。该掺杂区域也在基片的整个深度上扩展但基本上不扩展进波导区域。
上述实施例可以有多种的变化而不超出本发明的范围。例如，可以通过适当地调整掺杂剂元素用相似的结构来提供n-i-n和p-i-p器件。替代地(或另外)，电接触可以设置在掺杂剂区域的顶面。区域28、30可以左蚀刻，并施加任何必要的保护层，或可以填充以硅、二氧化硅SiO2或其它沉积物。