使用半导体的光器件的制作方法_3

文档序号:8344534阅读:来源:国知局
一波导10相接的区域,根据电压的施加可向η型232和ρ型233的杂质掺杂区域中的一个杂质掺杂区域入射光信号。
[0054]根据本发明第二实施例的光器件的结构当施加反向偏置时,耗尽区域的范围从反射器30的波导区域的一端侧面起扩大,因此会存在能获得耗尽效果的反射器30的波导区域的宽度变窄的问题。在本发明的第三实施例中示出了能解决这种问题并且也能解决第一实施例结构问题的结构的示例。
[0055]图5a至图5h是根据本发明第三实施例的光器件的结构图和动作说明图。
[0056]从图5a至图5h可知,根据本发明第三实施例的光器件是与按小角度倾斜的反射器30的第一界面平行(按小角度偏离于第一波导10的方向)而排列p-n结的结构。图5a至图5h分别与图3a至图3h说明的结构和功能相对应。
[0057]根据本发明的第三实施例的光器件,具有相比第一实施例和第二实施例可较短地设计为了耗尽而移动载流子的距离(相对于P-n结几乎竖直方向的距离)之优点。图5a示出在反射器30的第一界面端配置ρ区域333的示例。与此相对应,在反射器30的第一界面端配置η区域332的情况也可获得类似的效果。在图5的结构中在\= O的状态下,
P区域333的折射率,如图5c所示,相比周围的本征状态要小,如图5d所示,在反射器30的第一界面中发生内部全反射,如图5e所示,可获得按第二波导20引导光的反射状态的功能。若施加反方向偏置,耗尽区域扩大至反射器30的两侧界面端。若施加适当电压的反方向偏置,如图5f所示,耗尽之n332和p333区域的折射率增高,且耗尽的区域扩大接近于反射器30两端界面,如图5g所示,减少与周围的折射率差异,如图5h所示,可获得光按第一波导10通过的通过状态的功能。
[0058]也就是说,根据图5a至图5h的本发明第五实施例的光器件,特征在于,在第一界面或第二界面中的一个中位于有P型333的杂质掺杂区域,且在第一界面或第二界面中的另一个中位于有η型332的杂质掺杂区域。此外,第一界面的ρ型333或η型332的杂质掺杂区域的全部或一部分位于与第一波导10相接的区域,进而入射光信号。
[0059]图6a至图6h是根据本发明第四实施例的光器件的结构图和动作说明图。
[0060]从图6a至图6h可知,根据本发明第三实施例的光器件,是在第一波导10的剖面沿竖直方向排列P-n结的结构。图6a至图6h分别与图3a至图3h中说明的结构和功能相对应。
[0061]具体来讲,图6a和图6b示出在反射器30的波导区域的上部配置P区域433且在反射器30的波导区域的下部配置η区域432的示例。与此相对应,在反射器30的波导区域的上部配置η区域且在反射器30的波导区域的下部配置ρ区域433的的情况也可获得类似的效果。在图6b的结构中在\= O的状态下,ρ型上述波导433和η型下部波导区域432的折射率,如图6c所示,相比周围的本征状态要小,如图6d所示,在反射器30的第一界面中发生内部全反射,如图6e所示,可获得按第二波导20引导光的反射状态的功能。若施加适当电压的反方向偏置,如图6f所示,耗尽之ρ区域433和η区域432的折射率增高,如图6g所示,减少与周围的折射率差异,如图6h所示,可获得光按第一波导10通过的通过状态的功能。
[0062]也就是说,根据本发明第四实施例的光器件,特征在于,在第一界面的下部位于有η型432或ρ型433杂质掺杂区域且在上部位于有ρ型433或η型432杂质掺杂区域。
[0063]根据本发明第四实施例的光器件,当在第一界面的下部位于有η型432时,优选地,η+型431和434的杂质掺杂区域与η型432区域的两端相接,且ρ+型435的杂质掺杂区域与P型433的上部相接。此时,大部分的光通过P型433的杂质掺杂区域而入射。
[0064]并且,根据本发明第四实施例的光器件,当在第一界面的下部位于有ρ型时,优选地,P+型的杂质掺杂区域与P型区域的两端相接,且η+型的杂质掺杂区域与η型上部相接。此时,大部分的光通过η型的杂质掺杂区域而入射。
[0065]图7a至图7h是根据本发明第五实施例的光器件的结构图和动作说明图。
[0066]从图7a至图7h可知,根据本发明第五实施例的光器件的结构为:按使用p_i_n结之结构的示例在第一波导10的内部设置i(本征,intrinsic)区域,且将p534和n532区域配置为接近第一波导10两端侧面,进而以正向偏置(forward bias) (Vf>0)向i (intrinsic)区域沿波导剖面的水平方向注入载流子而变换反射器30的折射率。图7a至图7h分别与图3a至图3h中说明的结构和功能相对应。
[0067]具体来讲,根据本发明第五实施例的光器件的结构为,按使用p-1-n结之结构的示例将本征区域533,如图7a和图7b所示,设置在第一波导10的内部,且将p534和n532区域配置在接近第一波导10两侧边的位置。在图7b的结构中在1= O的状态下,如图7c和7d所示,反射器30的内部为本征状态因此几乎不存在与周围的本征状态的折射率差异,如图7e所示,在反射器30的第一界面中光可通过而直线穿过。若在图7b中施加适当电压的正向偏置,则向反射器30的本征区域533注入电子和本征的载流子,如图7f所示,注入载流子的区域的折射率降低,如图7g所示,在反射器30的第一界面中发生-η的折射率差异,进而如图7h所示,光根据内部反射而沿第一波导10发出。
[0068]也就是说,根据本发明第五实施例的光器件,特征在于,在η型532和ρ型534的杂质掺杂区域之间位于有本征区域533。并且向本征区域533入射光信号。
[0069]然而,根据本发明第五实施例的光器件,由于当施加正向偏置时沿横向发生载流子注入,因此当反射器30的波导区域的宽度为宽时,则会存有注入时间变长从而器件的动作速度变慢的问题。图6的实施例中示出了能解决这种问题之结构的示例。
[0070]图8a至图8c是根据本发明第六实施例的光器件的结构图和动作说明图。
[0071]从图8a至图8c可知,其是按使用p-1_n结之结构的示例沿波导剖面的竖直方向注入载流子的结构。在反射体30的波导区域的内部设置本征区域633,且将η区域632和634配置于接近反射体30的波导区域的两端侧面。并且,在本征区域633的上部配置ρ+区域636,进而在反射体30的波导区域的两端向上部(第一波导10剖面的竖直方向)注入载流子。作为竖直配置的另一示例,如图8c所示,可在本征区域633下部配置η区域640进而竖直注入载流子。即,在图Sb和图Sc中示出在反射体30的波导区域的上部配置ρ+区域636,且在反射体30的波导区域的侧面或下部配置η区域632、634和640。与此相对应,在反射体30的波导区域的上部配置η+区域且在反射体30的波导区域的侧面或下部配置P区域的情况也可获得类似的效果。
[0072]具体来讲,根据本发明第六实施例的光器件的第一结构为,在第一界面中第一 η型632和第二 η型634的杂质掺杂区域按次序排列,进而在第一 η型632和第二 η型634的杂质掺杂区域之间配置有本征区域633。特征在于,在本征区域633的上述配置有ρ+型636的杂质掺杂区域。光信号可入射至本征区域633。
[0073]并且,在本征区域下部,在第一 η型632和第二 η型634的杂质掺杂区域之间追加配置有第三η型640杂质掺杂区域。
[0074]并且,根据本发明第六实施例的光器件的第二结构(未图示)为,特征在于,在第一界面中第一 P型和第二 P型的杂质掺杂区域按次序排列,进而在第一 P型和第二 P型的杂质掺杂区域之间配置有本征区域。并且,特征在于,在本征区域的上述配置有η+型的杂质掺杂区域。
[0075]并且,光信号可入射至本征区域。并且,在本征区域下部,在第一 P型和第二 P型的杂质掺杂区域之间追加配置有第三P型杂质掺杂区域。
[0076]图9a至图9h是根据本发明第七实施例的光器件的结构图和动作说明图。
[0077]从图9a至9h可知,根据本发明第七实施例的光器件,作为用于达到使用折射和反射的图2形态的反射器30功能的结构,是具有p-n结的结构。图9a是示出p733和n732掺杂区域的配置的顶视图,图9b是沿线g-h的剖面图。图9c在不向p-n结施加电偏压时Oh=O),示出沿第一波导的纵向(e-f)的折射率分布示例。图9d示出当O时在反射器30的第一界面中光通过进而按第一波导10直线穿过的通过状态的功能。图9e和图9f示出向P-n结施加小电压的正向偏置(V)O)进而除去自然形成在结中的耗尽区域从而提高
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