专利名称：微带加载的光波导的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微带加载的光波导，其中在一块半导体上设置由一介电层和一金属微带构成的波导，并且其中经一激光器或一玻璃光导纤维实现进入波导的光耦合。
为了达到尽可能高的开关速度，已知在数字电路中应用越来越高的待传输信号的工作频率。但是这样高的工作频率必然导致在相邻传输线和元件之间的耦合和噪声交互作用(Rauschprozess)。在此这种耦合和噪声交互作用可能达到这种程度，以致于破坏在半导体中实现的数字电路的工作或者至少有严重干扰。
为了防止在这种噪声交互作用和耦合的情况下从而出现的干扰，或者至少减少这种干扰，将数字电路尽可能地如此设计，使它们对这些噪声交互作用和耦合是不敏感的。这可以通过适当的巧妙选择传输线的排布和元件的布置，或者也可以通过设置某些最小间距来实现。但是在每种情况下实际上所希望的高开关速度都会出现减少。
由W.karth所著“集成光学”，莱比锡，1991年Geest U.Portig科学出版公司，第58，59，64-66，165-167页已知一种具有半导/介电层/微带结构的光波导。
因此，本发明的任务是制造一种用于数字电路的微带加载的光波导，这种电路可以尽可能的避免耦合和噪声交互作用，并且是以高开关速度为特征的及光线可以用简单方法耦合入该光波导。
根据本发明为解决此项任务，本文开始所述类型的微带加载光波导的特征是，在激光器或玻璃光导纤维后面串接一个在介电层中起反光镜作用的刻蚀斜面。
在此，该介电层可以由二氧化硅组成。光线进入波导的耦合输入可以经一个玻璃光导纤维进行。光线耦合输入波导的另一种可能方法是用一种VCSEL激光器(垂直腔表面发射激光器)，该种激光器优先以倒装芯片安装技术安装在半导体表面。在此，在VCSEL激光器后面串接一个用作反光镜的二氧化硅层的刻蚀斜面。在接收一侧设置一个硅PIN二极管结构，用于接收经介电层传输的信号。在该介电层中可以装入一个用作开关的光定向耦合器，该定向耦合器与其控制状态相对应，让数据通过或者阻断数据。
也就是说，为了传输信号本发明利用一种光学的微带加载的波导代替金属传输线。
下面借助附图进一步阐述本发明。这些附图是
图1根据本发明微带加载波导的透视示意图；和图2通过图1所示波导截面的示意图。
图1示出一种例如硅P-掺杂的半导体1，在其上有一个二氧化硅层2。在此二氧化硅层2上，有一例如铝的金属微带3，该微带与位于其下的二氧化硅层2的区域一起构成一微带加载光波导4。在二氧化硅层2的表面上，在半导体1的边缘示出一个引线框架5，为了传输电信号由该框架连接一压焊丝6到一个VCSEL激光器7。在此VCSEL激光器7下面终止该金属带3，该微带3从此处开始通向一个具有一P掺杂区9和一N掺杂区13的PIN二极管结构8。
图2示出通过图1装置的一个截面II-II，为了清楚起见省略了图中的断面线。如从图2可清楚看到位于VCSEL激光器7下方是一个刻蚀斜面10，该斜面是平面结构，并且用作VCSEL激光器7所发射的光的反光镜。
在工作时，一个电信号经引线框架5和压焊丝6传输给VCSEL激光器7，并在那里转换成一个光信号。这个由VCSEL激光器7给出的光信号，在二氧化硅层2的刻蚀斜面10上反射，并经此刻蚀斜面借助微带加载波导4，在位于用于引导波的金属微带3的下方，在二氧化硅层2中传输到PIN二极管8，在此处光信号重又转换成电信号。此PIN二极管8还具有P+和n+掺杂区11和11′用于与未示出的导体导电连接。在此光的传输路径在图2中是用一条虚线12示意性示出的。
VCSEL激光器7优先以倒装芯片安装技术装配在二氧化硅层2上。但是，代替这样的一种激光器，也可以使用一种简单的玻璃光导纤维，用于将光线耦合入微带加载光波导4中。二氧化硅是一种用于此种波导的优先采用的材料，因为二氧化硅在光波的一个宽频率范围内是透明的，并且完全可以在一种MOS工艺中加以实现。在该波导中也可以例如插入一个定向耦合器用于开关光信号，以便随后光脉冲可以离开半导体。
一种具有本发明波导的数字开关线路是特别有利的，因为实际上不出现电耦合或通过信号的陡峭边沿引起的噪声交互作用。因此，这种电路可以没有耦合和噪声交互作用而实现一种特别高的开关速度。
介电层2的材料不仅限于二氧化硅。该层也可使用其它材料，这些材料在所要求的波长范围内是透明的。当然也可以用其它金属或多晶硅代替铝制造金属微带3。本发明也可以用在双极性电路代替MOS技术的电路，虽然后一种技术是一种优先的应用领域。
权利要求
1.微带加载的光波导(4)，其中在一块半导体(1)上设置由一介电层(2)和一金属微带(3)构成的波导(4)，和其中经一激光器或一玻璃光导纤维(7)实现光耦合进入光波导(4)，其特征在于，在激光器或玻璃光导纤维(7)后面串接一个在介电层(2)中用作反光镜的刻蚀斜面(10)。
2.根据权利要求1的波导，其特征在于，介电层(2)由二氧化硅组成。
3.根据权利要求1或2的波导，其特征在于，激光器(7)是一个以倒装芯片安装的VCSEL激光器。
4.根据权利要求1至3之一的波导，其特征在于，在接收一侧设置一个PIN光电二极管结构(8)。
5.根据权利要求1至4之一的波导，其特征在于，在介电层中设置一光定向耦合器。
全文摘要
本发明涉及一种微带加载的光波导(4),其中在一块半导体(1)上设置由一介电层(2)和一金属微带(3)组成的波导(4),和其中经一激光器或一玻璃光导纤维(7)实现光耦合进入光波导(4)。在激光器(7)或玻璃光导纤维后面串接一个在介电层(2)中用作光反射镜的刻蚀斜面(10)。
文档编号H01L27/00GK1206840SQ98116168
公开日1999年2月3日 申请日期1998年7月24日 优先权日1998年7月24日
发明者M·布克 申请人:西门子公司