具有采用水平电场的光传感器的光学器件的制作方法

专利名称：具有采用水平电场的光传感器的光学器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学器件且更具体而言涉及具有光传感器的器件。
背景技术：
光学和/或光电器件在通信应用中的使用不断增加。这些器件通常包括从波导接收光信号的光传感器。这些光传感器通常采用吸收光信号的光吸收材料。在光传感器的操作期间，在光吸收材料两端施加电场。当光吸收材料吸收光信号时，电流流经光吸收材料。 因此，流经光吸收材料的电流的水平指示被光吸收材料接收的光信号的强度。在光学和/或光电器件上存在的这些波导通常由硅制成。因为硅不吸收具有在通信应用中使用的波长的光信号，硅通常并不有效地用作用于通信应用的光传感器中的光吸收介质。对照地，锗是可以吸收这些光信号的材料并因此通常用作用于通信应用的光传感器中的光吸收介质。当波导具有亚微米尺寸的剖面时，这些光传感器能够实现适当的速度。然而，当与具有这些尺寸的波导一同使用时，这些光传感器与不希望的高的光学损耗相关。而且，在很多通信应用中使用的波导采用较大的波导。当这些光传感器与较大波导一同使用时，它们不希望地慢且通常与不希望的暗电流水平相关。由于上述原因，对于适于与较大波导一同使用的光传感器存在需要。

发明内容
光学器件包括基底上的波导。该器件还包括基底上的光传感器。光传感器包括配置成从波导接收光信号的光吸收介质。光传感器还包括用于在光吸收介质中产生电场的场源。场源配置为使得电场基本平行于基底。在光学器件的一个实施例中，波导配置成引导光信号通过光传输介质。另外，光吸收介质具有在顶面和底面之间延伸的侧面，其中底面位于基底和顶面之间。光吸收介质配置成从波导中的光传输介质接收至少一部分光信号。光传输介质和光吸收介质是不同的材料。光传感器还包括配置成用作光吸收介质中的电场源的场源。场源每个均接触侧面之一且被场源接触的侧面位于光吸收介质的相对面上。


图IA至ID说明具有配置成从波导接收光信号的光传感器的光学器件。光传感器包括配置成在光吸收介质中产生基本水平电场的场源。图IA是器件的透视图。图IA至图ID中示出的器件采用光吸收介质的掺杂区域作为场源。图IB是图IA中示出的器件沿着标记为B的线截取的剖面图。图IC是图IA中示出的器件沿着标记为C的线截取的剖面图。图ID是图IC中示出的光学器件沿着标记为C的线截取且平行于波导的纵轴延伸的剖面图。图2A是采用电学导体作为场源的光传感器的剖面图。图2B是采用电学导体作为场源的光传感器的剖面图。该电学导体提升到图2A中示出的电学导体的高度以上。图3是其中波导包括水平椎体的光学器件的顶视图。图4A至12C说明产生根据图IA至IC构建的光学器件的方法。图13A至16B说明产生根据图2B构建的光学器件的方法。
具体实施例方式光学器件包括基底上的光传输介质。器件还包括配置成引导光信号通过光传输介质的波导。光学器件还包括配置成从波导接收光信号的光传感器。光传感器包括光吸收介质，该光吸收介质布置为使得光传输介质的种子部分位于光吸收介质和基底之间。光吸收介质可以在光传输介质的种子部分上生长。光传感器包括与光吸收介质接触的场源。在光传感器的操作期间，采用场源来在光吸收介质中形成电场。场源布置为使得所得的电场基本平行于基底或者基本水平。例如， 场源可以布置在光吸收介质的侧面上。因为电场基本平行于基底，电场也基本平行于光传输介质的种子部分与光吸收介质之间的界面。电场与该界面之间的相互作用是光传感器中暗电流的源。因此，形成平行于该界面的电场减小了光传感器中的暗电流。另外，波导的宽度可以在光信号进入光吸收介质之前逐渐变小。因此，光吸收介质可以具有比波导的宽度小的宽度。减小的宽度增加了光传感器的速度。因此，即使当与通信应用中常见的波导大小一同使用时，光传感器可以具有希望的速度和暗电流水平，同时还具有减小的与较大波导相关的光学损耗。图IA至ID说明具有配置成从波导接收光信号的光传感器的光学器件。图IA是器件的透视图。图IB是光传感器的剖面图。例如，图IB是图IA中示出的器件沿着标记为 B的线截取的剖面图。图IC是波导的剖面图。例如，图IC是图IA中示出的器件沿着标记为C的线截取的剖面图。图ID是图IC中示出的光学器件沿着标记为C的线截取且平行于波导的纵轴延伸的剖面图。器件处于已知为平面光学器件的光学器件的分类内。这些器件典型地包括相对于基板或基底固定的一个或更多波导。光信号沿着波导的传播方向一般平行于器件的平面。 器件的平面的示例包括基底的顶面、基底的底面、基板的顶面和/或基板的底面。所示器件包括从顶面12延伸到底面14的侧面10 (或边缘)。光信号沿着平面光学器件上波导的长度的传播方向一般延伸通过器件的侧面10。器件的顶面12和底面14是非侧面。器件包括向/从光学部件17运送光学信号的一个或更多波导16。可以被包括在器件上的光学部件17的示例包括但不限于从由以下组成的群组选择的一个或更多部件光信号可以通过其进入和/或退出波导的分面、光信号可以从器件的上面或下面通过其进入和/或/退出波导的进入/退出端口、用于将多个光信号组合到单个波导的多路复用器、 用于分离多个光信号使得在不同的波导上接收不同的光信号的解复用器、光学耦合器36、 光学开关、用作光信号的源的激光器、用于放大光信号的强度的放大器、用于衰减光信号的强度的衰减器、用于将信号调制到光信号上的调制器、将光信号转换成电信号的光传感器 29以及提供用于光信号从器件的底面14行进通过器件到器件的顶面12的光学路径的通孔。另外，器件可以可选地包括电学部件。例如，器件可以包括用于向波导施加电势或电流和/或用于控制光学器件上的其他部件的电学连接。波导16限定在位于基底20上的光传输介质18中。光传输介质18包括通过部分延伸到光传输介质18中或延伸通过光传输介质18的沟槽M限定的脊。合适的光传输介质包括但不限于硅、聚合物、二氧化硅、SiN, GaAs, InP和LiNb03。第四光传输介质沈光学地布置在光-光传输介质上。第四光传输介质沈可以用作用于波导16和/或器件的覆层。当光传输介质18是硅时，合适的第四光传输介质沈包括但不限于硅、聚合物、二氧化硅、SiN、GaAs, InP 禾Π LiNb03。与光传输介质18相邻的基底20的部分配置成将来自波导16的光信号反射回波导16以限制光信号处于波导16中。例如，与光传输介质18相邻的基底20的部分可以是具有比光传输介质18低的折射率的光学绝缘体27。折射率的下降可以导致来自光传输介质18的光信号反射回光传输介质18中。基底20可以包括布置在基板观上的光学绝缘体 27。从下面可以明显看出，基板观可以配置成传输光信号。例如，基板观可以由与光传输介质18不同或相同的光传输介质18构建。在一个示例中，器件构建在绝缘体上硅晶片上。 绝缘体上硅晶片包括用作光传输介质18的硅层。绝缘体上硅晶片还包括布置在硅基板上的二氧化硅层。二氧化硅层可以用作光学绝缘体27且硅基板可以用作基板观。光学器件还包括配置成接收通过一个或更多波导16引导的光信号的光传感器 29。光传感器四配置成将光信号转换成电信号。因此，光信号可以用于检测光信号的接收。 例如，光传感器四可以用于测量光信号的强度和/或光信号的功率。尽管图IA说明在一个或更多部件和光传感器四之间运送光信号的波导16，器件可以构建为使得波导16将光信号直接从光纤运送到光传感器四。合适的光传感器四包括吸收光信号的光吸收介质32。光吸收介质32布置为接收沿着波导16行进的光信号的至少一部分。从图IA可以明显看出，光吸收介质32的分面和光传输介质18的分面之间存在界面。该界面可以具有相对于光信号在界面通过波导传播的方向不垂直的角度。在一些示例中，界面相对于基底基本垂直而相对于传播方向不垂直。界面的不垂直性减小了背反射的影响。相对于传播方向的合适的界面角度包括但不限于80°至89°的角度以及80°至85°的角度。光传感器四的光吸收介质32布置在光传输介质18的种子部分34上。光传输介质18的种子部分34布置于基底上。具体而言，光传输介质18的种子部分34位于绝缘体上。光传输介质18的种子部分34可以与包括在波导16中的光传输介质18连续或者与波导16隔开。当光信号进入光传感器时，光信号的一部分可以进入光传输介质的种子部分34 且光信号的另一部分进入光吸收介质32。因此，光吸收介质可以仅接收光信号的一部分。 在一些示例中，光传感器可以配置为使得光吸收接收全部光信号。
在器件的制造期间，光传输介质18的种子部分34可以用于生长光吸收介质32。 例如，当光传输介质18是硅且光吸收介质32是锗时，锗可以在硅上生长。因此，光传输介质18在波导16中的使用以及作为用于生长光吸收介质32的种子层的使用可以简化用于制造器件的工艺。在光传感器四的操作期间，电场施加在光吸收介质32两端。当光吸收介质32吸收光信号时，电流流经光吸收介质32。因此，通过光吸收介质32的电流的水平指示光信号的接收。另外，电流的幅度可以指示光信号的功率和/或强度。取决于传感器四的功能， 不同的光吸收介质32可以吸收不同的波长且因此适于在传感器四中使用。适于检测在通信应用中使用的光信号的光吸收介质32包括但不限于锗、锗硅、锗硅量子阱、GaAs和hP。 锗适于检测波长在1300nm至ieOOnm范围的光信号。光传感器可以配置成向光吸收介质32施加基本平行于基底的电场。例如，光吸收介质32可以包括连接底面和顶面的侧面。底面位于顶面和基底之间。在一些实例中，侧面相对于基底基本垂直。光吸收介质32的侧面可以包括掺杂区域。从图IB可以明显看出， 掺杂区域中的每一个可以高达光吸收介质32的顶面。掺杂区域中的每一个可以是N型掺杂区域或P型掺杂区域。例如，N型掺杂区域中的每一个可以包括N型掺杂剂且P型掺杂区域中的每一个可以包括P型掺杂剂。在一些实例中，光吸收介质32包括作为N型掺杂区域的掺杂区域和作为P型掺杂区域的掺杂区域。 光吸收介质32中的掺杂区域50之间的分离导致在光传感器四中形成PIN (ρ型区域-绝缘体-η型区域)结。在光吸收介质中，用于N型区域的合适的掺杂剂包括但不限于磷和/或砷。用于 P型区域的合适的掺杂剂包括但不限于硼。用于P型掺杂剂区域中的P型掺杂剂的合适的浓度包括但不限于大于1 X IO1W, 1 X IO17CnT3或1 X IO19CnT3和/或小于1 X IO1W, 1 X IO19CnT3或1 X IO21CnT3的浓度。用于N型掺杂剂区域中的N型掺杂剂的合适的浓度包括但不限于大于 1 X 1015cnT3、1 X IO17CnT3 或 1 X IO19CnT3 和 / 或小于 1 X 1017cnT3、1 X IO19CnT3 或 IXlO21Cm-3 的浓度。光吸收介质18也包括掺杂区域。光吸收介质18中的每个掺杂区域接触光吸收介质32的掺杂区域之一。绝缘体中的掺杂区域是和与光吸收介质32接触的掺杂区域相同类型的掺杂区域。例如，当光吸收介质32中的掺杂区域是P型区域时，该掺杂区域接触绝缘体中的P型掺杂区域。因此，在一些实例中，光吸收介质18中的掺杂区域之一是P型掺杂区域且光吸收介质18中的掺杂区域之一是N型掺杂区域。在绝缘体中，用于N型区域的合适的掺杂剂包括但不限于磷和/或砷。用于P型区域的合适的掺杂剂包括但不限于硼。用于P型掺杂剂区域中的P型掺杂剂的合适的浓度包括但不限于大于 1 X 1015cnT3、1 X IO17CnT3 或 1 X IO19CnT3 和 / 或小于 1 X 1017cnT3、1 X IO19CnT3 或IX IO21CnT3的浓度。用于N型掺杂剂区域中的N型掺杂剂的合适的浓度包括但不限于大于 1 X IO1W, 1 X IO17CnT3 或 1 X IO19CnT3 和 / 或小于 1 X IO1W, 1 X IO19CnT3 或 1 X IO21CnT3 的浓度。光吸收介质18中的每个掺杂区域与诸如金属的电学导体接触。因此，光吸收介质 18中的掺杂区域中的每一个提供电学导体和光吸收介质32中的掺杂区域之一之间的电学通信。因此，电能可以施加于电学导体以向光吸收介质32施加电场。从图IB中标记为E的箭头可以明显看出，光吸收介质32中的掺杂区域用作用于电场的场源。因此，所得的电场基本平行于基底。不是使用光吸收介质中掺杂区域作为场源，诸如金属的电学导体可以用作场源。 例如，图2A是采用电学导体作为场源的光传感器的剖面图。电学导体从基底延伸到光吸收介质的顶面。例如，图2A说明电学导体从绝缘体延伸到光吸收介质的顶面。光传输介质18 的种子部分位于基底和光吸收介质之间。从图2A可以明显看出，电学导体可以接触基底。然而，如图2B所示，电学导体可以与基底隔开。在图2B中，间隔层在光传输介质18的顶面上且抵着光吸收介质的侧面形成。电学导体从间隔层的顶面延伸到光吸收介质32的顶面。因此，间隔层相对于基板提升了电学导体的底部。电学导体还提升到光吸收介质32和光传输介质18的种子部分34之间的界面之上。电学导体的提升减小了所得的电场和光吸收介质32与光传输介质18的种子部分34之间的界面之间的相互作用。该减小的相互作用还减小了与光传感器相关的暗电流的水平。增加被场源接触的侧面的部分可以增加光传感器的效率。因此，如图IA和图2A 明显看出，场源中的每一个可以横跨被场源接触的侧面的顶部和被场源接触的侧面的底部之间的距离。在一些实例中，场源中的每一个从被场源接触的侧面的顶部向基底延伸。备选地，场源中的每一个可以从高于被场源接触的侧面顶部和被场源接触的侧面的底部之间的距离的90%的位置向基底延伸。在一个示例中，场源之一从场源接触的侧面的顶部的 XXXym内的位置向基底延伸。如上所述，光传感器适于与适合在通信应用中使用的波导尺寸结合使用。因此，用于波导的合适高度(在图IC中以h标记)包括但不限于大于XXX、XXX和XXX的高度。用于波导的合适宽度(在图IC中以W标记)包括但不限于大于XXX、XXX和XXX的宽度。合适的波导尺寸比(波导的宽度波导的高度)包括但不限于大于XXX: 1、XXX: 1和XXX: 1和/或小于 XXX: 1、XXX: 1 和 XXX: 1 的比例。波导的增加的尺寸还与光吸收介质的增加的尺寸相关。例如，用于光吸收介质的合适高度(在图IB中以H标记)包括但不限于大于XXX、XXX和XXX的高度。用于光吸收介质的合适宽度(在图IB中以W标记)包括但不限于大于XXX、XXX和XXX的宽度。合适的光吸收介质尺寸比(波导的宽度波导的高度)包括但不限于大于XXX: 1、XXX 1和XXX: 1和/ 或小于XXX 1、XXX 1和XXX 1的比例。图3是其中波导包括椎体的光学器件的顶视图。椎体可以是水平椎体且不需要包括垂直椎体，尽管垂直椎体是可选的。椎体布置在光传感器前面。例如，水平椎体在光传输介质18而不是光吸收介质32中出现。椎体允许光吸收介质具有比波导窄的宽度。光吸收介质的减小的宽度增加了光传感器的速度。光学部件优选地排除在椎体和光传感器之间的附加部件，尽管可以存在其他部件。光学器件可以使用在集成电路、光电子电路和/或光学器件的制造中采用的制造技术构建。例如，用于波导16和/或种子部分34的脊22可以在绝缘体上硅晶片上使用蚀刻技术在光传输介质18中形成。水平椎体可以容易地使用掩膜和蚀刻技术形成。用于形成垂直椎体的合适的方法在2003年1月15日提交的名为“Controlled Selectivity Etch for Use with Optical Component Fabrication”的美国专利申请序列号 10/345，709 中公开，此处并入其全部内容。图4A至12C说明产生根据图IA至IC构建的光学器件的方法。使用绝缘体上硅晶片或芯片作为用于光学器件的起始前体说明该方法。然而，该方法可以适用于与绝缘体上硅平台不同的平台。图4A至4C说明在绝缘体上硅晶片或芯片上形成第一掩膜以提供器件前体。图 4A是器件前体的顶视图。图4B是图4A中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图4C是图4A中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。第一掩膜使得器件前体的一个区域露出(在那里要形成传感器腔体)，同时保护器件前体的所述部分的其余部分。传感器腔体是要形成光传感器的器件前体的区域。然后执行第一蚀刻从而形成传感器腔体。第一蚀刻得出图4A至图4C的器件前体。第一蚀刻执行为使得光传输介质的种子部分保留在基底上。因此，第一蚀刻在到达基底之前终止。合适的第一掩膜包括但不限于诸如二氧化硅掩膜的硬掩膜。合适的第一蚀刻包括但不限于干法蚀刻。如图5A至5C所示，在图4A至图4C的传感器腔体中形成光吸收介质。图5A是器件前体的顶视图。图5B是图5A中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图5C 是图5A中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。当光传输介质18是硅且光吸收介质32是锗时，锗可以在硅的种子部分上生长。在形成光光吸收介质之后，器件前体可以被平面化以提供图5A至5C的器件前体。第一掩膜可以从图5A至5C的器件前体去除且在器件前体上形成第二掩膜，从而提供图6A至6C的器件前体。图6A是器件前体的顶视图。图6B是图6A中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图6C是图6A中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。第二掩膜形成为使得要形成沟槽的区域保持露出，同时保护器件前体的所示部分的其余部分。合适的第二掩膜包括诸如二氧化硅掩膜的硬掩膜。在图6A至6C的器件前体上执行第二蚀刻以提供图7A至图7C的器件前体。图7A 是器件前体的顶视图。图7B是图7A中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。 图7C是图7A中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。第二蚀刻在被蚀刻材料的第一部分被蚀刻到用于沟槽所需的深度处停止。因为第二蚀刻同时蚀刻光传输介质和光吸收介质，第二蚀刻将光传输介质和光吸收介质蚀刻到不同的深度。例如，图7B说明光吸收介质比光传输介质蚀刻得深。合适的第二蚀刻包括但不限于可以蚀刻光传输介质和光吸收介质二者的干法蚀刻。如图8A至图8C的器件前体所示，在图7A至图7C的器件前体上形成第三掩膜。 图8A是器件前体的顶视图。尽管从图8A的器件前体上方看不见光吸收介质的位置，以虚线说明光吸收介质以示出第三掩膜与底层的光吸收介质之间的空间关系。图8B是图8A中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图8C是图8A中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。在第二掩膜上方形成部分第三掩膜。第三掩膜形成为使得第二掩膜和第三掩膜的组合使得与波导相关的沟槽露出，同时保护器件前体的所述部分的剩余部分。然后执行第三蚀刻以提供图8A至图8C的器件前体。第三蚀刻执行为使得与波导和光传感器相关的沟槽蚀刻到大约相同的深度。因此，第三蚀刻校正图7B和图7C中显见的深度差异。
合适的第三掩膜包括但不限于光刻胶。合适的第三蚀刻包括但不限于干法蚀刻。第三掩膜被去除且在光传输介质和光吸收介质中形成掺杂区域，从而提供图9A 至9C的器件前体。图9A是器件前体的顶视图。图9B是图9A中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图9C是图9A中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。 η型掺杂区域可以通过在器件前体上形成掺杂掩膜使得η型掺杂区域的位置露出且器件前体的所述部分的其余部分被保护而产生。高角度掺杂剂注入工艺可以用于形成η型掺杂区域。掺杂掩膜然后可以被去除。相同的序列然后可以用于形成P型掺杂区域。P型掺杂区域可以在η型掺杂区域之前形成或者η型掺杂区域可以在P型掺杂区域之前形成。第二掩膜被从图9Α至图9C的器件前体去除且在器件前体上形成第一覆层，从而提供图IOA至图IOC的器件前体。图IOA是器件前体的顶视图。尽管从图IOA的器件前体上方看不见光吸收介质的位置，以虚线说明光吸收介质以示出器件前体上的特征之间的空间关系。图IOB是图IOA中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图IOC是图 IOA中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。从图IOA和IOB可以明显看出，第一覆层形成为使得要被电学导体接触的掺杂区域的部分保持露出且器件前体的所示部分的其余部分被第一覆层覆盖。合适的第一覆层包括但不限于随后使用光刻构图的PECVD沉积的二氧化硅。在图IOA至IOC的器件前体上形成电学导体，从而提供图IlA至图IlC的器件前体。图IlA是器件前体的顶视图。尽管从图IlA的器件前体上方看不见光吸收介质的位置， 以虚线说明光吸收介质以示出器件前体上的特征之间的空间关系。图IlB是图IlA中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图IlC是图IlA中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。从图IlA和图IlB可以明显看出，电学导体可以形成为使得每个电学导体从掺杂区域之一延伸出沟槽且在光传输介质上方延伸。合适的电学导体包括诸如钛和铝的金属。金属可以通过溅射沉积且通过光刻构图。可以可选地在图IlA至图IlC的器件前体上形成第二覆层，从而提供图12Α至图 12C的器件前体。图12Α是器件前体的顶视图。尽管从图12Α的器件前体上方看不见光吸收介质和电学导体的位置，以虚线说明光吸收介质和电学导体以示出器件前体上的特征之间的空间关系。图12Β是图12Α中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图 12C是图12Α中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。从图12Α和图12Β可以明显看出，第二覆层可以被构图为使得第二覆层限定接触焊盘电学导体。合适的第二覆层包括但不限于随后使用光刻构图的PECVD沉积的SiN。在去除在光刻期间形成的光刻胶之后，图12A至图12C的器件前体可以被烧结以形成光学器件。器件可以和与接触焊盘电学通信的电子装置结合使用。电子装置可以向接触焊盘施加电能，从而形成光传感器中PIN结两端的反向偏置。当光吸收介质32接收光信号时， 电流流经光吸收介质32，指示光信号的接收。图13A至16B说明产生根据图2B构建的光学器件的方法。使用图5A至图5C的器件前体作为起始器件前体说明该方法。第一掩膜可以从图5A至图5C的器件前体去除且如图13A至图13C所示可以在器件前体上形成第二掩膜。图13A是器件前体的顶视图。图1 是图13A中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图13C是图13A中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。图13D是图13A中示出的器件前体沿着标记为D的线截取的剖面图。第二掩膜形成为使得要形成沟槽的区域保持露出。第二掩膜还使得将要形成电学接触焊盘的接触区域露出。第二掩膜保护器件前体的所示部分的其余部分。合适的第二掩膜包括诸如二氧化硅掩膜的硬掩膜。在器件前体上执行第二蚀刻从而提供图13A至图13C的器件前体。第二蚀刻在被蚀刻材料的第一部分被蚀刻到沟槽所需的深度的位置停止。因为第二蚀刻同时蚀刻光传输介质和光吸收介质，第二蚀刻将光传输介质和光吸收介质蚀刻到不同的深度。例如，图13B 说明光吸收介质比光传输介质蚀刻得深。合适的第二蚀刻包括但不限于可以蚀刻光传输介质和光吸收介质二者的干法蚀刻。如图14A至14D的器件前体所示，在图13A至图13D的器件前体上形成第三掩膜。 图14A是器件前体的顶视图。尽管从图14A的器件前体上方看不见光吸收介质的位置，以虚线说明光吸收介质以示出第三掩膜和底层光吸收介质之间的空间关系。图14B是图14A 中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图14C是图14A中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。图14D是图14A中示出的器件前体沿着标记为D的线截取的剖面图。第三掩膜形成为使得第二掩膜和第三掩膜的组合使得与波导相关的沟槽露出， 同时保护器件前体的所示部分的其余部分。然后执行第三蚀刻，从而提供图14A至图14D的器件前体。第三蚀刻执行为使得与波导和光传感器相关的沟槽被蚀刻到大约相同的深度。 因此，第三蚀刻校正了在图13C和图13D中显见的深度差异。第三掩膜被从图14A至图14D的器件前体去除。如图15A至15C所示，在该结果上形成间隔层。图15A是器件前体的顶视图。图15B是图15A中示出的器件前体沿着标记为B的线截取的剖面图。图15C是图15A中示出的器件前体沿着标记为C的线截取的剖面图。用于间隔层的合适的材料包括但不限于后续使用光刻连同湿法蚀刻构图的PECVD沉积
的二氧化硅。如图16A和16B所示，在图15A至15C的器件前体上形成电学导体。图16A和16B 是器件前体的每个剖面图。从图16A和16B可以明显看出，电学导体可以形成为使得每个电学导体从间隔层延伸到侧面的顶部。每个电学导体还延伸出沟槽且进入接触区域。合适的电学导体包括诸如钛和铝的金属。金属可以通过溅射沉积且通过光刻构图。如结合图12A至图12C所讨论，覆层和接触焊盘可以在图16A和16B的器件前体上形成。如上所述，所得的接触焊盘可以与电子装置结合使用。图13A至16B的方法可以调适为形成图2A的器件。例如，第二蚀刻和第三蚀刻可以向下执行到基底的水平且在不形成间隔层的情况下执行方法的剩余部分。鉴于这些教导，本领域普通技术人员将容易想到本发明的其他实施例、组合和修改。因此，本发明仅由下面的权利要求限定，所述权利要求包括结合上述说明书和附图观察时的所有这些实施例及修改。
权利要求
1.一种光学器件，包含基底上的波导，该波导配置成引导光信号通过光传输介质；以及布置在基底上的光传感器，该光传感器包括光吸收介质，该光吸收介质具有侧面，该侧面每个均在顶面和底面之间延伸，该底面位于基底和顶面之间，该光吸收介质配置成从波导中的光传输介质接收光信号的至少一部分，该光传输介质和光吸收介质是不同的材料，场源，配置成用作光吸收介质中的电场源，该场源每个均接触侧面之一且被场源接触的侧面位于光吸收介质的相对的面上。
2.根据权利要求1所述的器件，其中被场源之一接触的侧面中的每一个垂直于基底。
3.根据权利要求1所述的器件，其中光传输介质和光吸收介质在一界面处彼此接触， 该界面配置成使得光信号行进通过该界面，该界面处于相对于在界面处光信号通过波导传播的方向不垂直的角度。
4.根据权利要求3所述的器件，其中该角度介于80°至85°之间。
5.根据权利要求1所述的器件，其中光传输介质的种子部分布置在光吸收介质和基底之间，并且光吸收介质接触光传输介质的种子部分。
6.根据权利要求1所述的器件，其中场源每个均是光吸收介质的掺杂区域。
7.根据权利要求1所述的器件，其中场源每个均是金属。
8.根据权利要求7所述的器件，其中光传输介质的种子部分布置在光吸收介质和基底之间，该光吸收介质接触光传输介质的种子部分，并且每个场源布置为使得包括在场源中的金属的最低部分高于光传输介质的种子部分。
9.根据权利要求1所述的器件，其中场源中的每一个跨越被场源接触的侧面的顶部和被场源接触的侧面的底部之间的距离。
10.根据权利要求1所述的器件，其中场源中的每一个从被场源接触的侧面的顶部向基底延伸。
11.根据权利要求1所述的器件，其中场源中的每一个从高于被场源接触的侧面的顶部与被场源接触的侧面的底部之间的距离的90%的位置向基底延伸。
12.根据权利要求1所述的器件，其中场源中的每一个从侧面的顶部XXXym内的位置向基底延伸。
13.根据权利要求1所述的器件，其中波导包括水平椎体，该水平椎体布置为使得波导从椎体直接行进到光传感器。
14.一种光学器件，包含基底上的波导，该波导配置成引导光信号通过光传输介质；以及布置在基底上的光传感器，该光传感器包括光吸收介质，该光吸收介质具有侧面，该侧面每个均在顶面和底面之间延伸，该底面位于基底和顶面之间，该光传输介质的种子部分，位于光吸收介质和基底之间，该光吸收介质配置成从波导中的光传输介质接收光信号的至少一部分， 该光传输介质和光吸收介质是不同的材料， 场源，配置成用作光吸收介质中的电场源，该场源每个均接触侧面之一且被场源接触的侧面位于光吸收介质的相对的面上，以及被场源之一接触的侧面中的每一个垂直于基底。
15.根据权利要求1所述的器件，其中场源每个均是光吸收介质的掺杂区域。
全文摘要
光学器件包括基板上的波导和光传感器。该光传感器包括配置成从波导接收光信号的光吸收介质。该光传感器还包括用于在光吸收介质中产生电场的场源。该场源配置成使得电场基本平行于基底。
文档编号G02F1/035GK102326117SQ201080008529
公开日2012年1月18日 申请日期2010年2月8日 优先权日2009年2月19日
发明者冯 D., 阿斯哈里 M., 冯 N., 董 P. 申请人:科途嘉光电公司