半导体光调制器制造技术

根据本发明专利技术，能够提供一种耐压高、制作容易的ｎｐｉｎ型光调制器。根据本发明专利技术的一实施例的半导体光调制器（１０）是一种在衬底侧配置阴极层（１２－１）、顺序层叠的ｎｐｉｎ型的半导体光调制器，其特征在于，该ｎｐｉｎ型半导体光调制器至少包括：第一ｎ型覆层（１３－１）、ｐ型覆层（１４）、芯层（１７）、及第二ｎ型覆层（１３－２），其中ｐ型覆层（１４）与阴极层的电极（１８－１）电连接。由此，伴随ｎｐｉｎ型光调制器中的光吸收，就能使向ｐ型覆层的空穴积累被阳极侧的电极吸收。由于此ｎｐｉｎ型半导体光调制器为台面型波导结构，所以能使用现有的半导体制造技术较容易地制作此ｎｐｉｎ型半导体光调制器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体光调制器，更详细地，涉及在长波段中工作的超高速半导体光调制器。
技术介绍
对于在长距离波分复用光通信系统中使用的光信号，为了抑制光纤色散效应的影响，要求其波长啁啾小。这样的光信号通常由组合了激光二极管光源和外部调制器的结构来产生。此种典型的外部调制器是由LiNbO3(LN)波导制成的LN调制器。LN调制器的工作原理是使光波导与电波导耦合，通过电信号的输入引发基于电光效应的折射率变化，来改变光信号的相位。在这样的LN调制器中，除简单的光相位调制器外，还有构成马赫-增德尔干涉计的光强度调制器，或通过组合多个波导来作为高功能的光开关工作的器件等。此外，还存在采用与LN调制器相同的工作原理的半导体光调制器。例如，有在半绝缘的GaAs上配置肖特基电极、作为光电子波导的GaAs光调制器，和采用异质pn结、在光封闭的同时有效地对波导的芯部分施加电压的InP/InGaAsP光调制器等。半导体光调制器具有体积小这一优点，但另一方面，存在GaAs光调制器及pn结型InP/InGaAsP光调制器驱动电压均较高这样的问题。最近，作为避开这样的问题的结构，提出了一种使两侧的InP覆层为n型、其间插入薄的p层(p型势垒层)作为用于抑制两个n层间的电子电流的势垒层的npin型光调制器结构(专利文献1)。由于此npin型未使用光损失大的p型覆层，所以能使用比较长的波导。此外，由于具有可对耗尽层厚度做任意优化设计这样的自由度，所以容易同时满足驱动电压的降低和电信号速度/光速度的匹配，有利于提高调制器的响应速度。但是，由于npin型光调制器是与晶体管相同的半导体叠层结构，所以在存在有限的光吸收的情况下，存在产生的空穴载流子积累在p型势垒层中的-->问题。由于此现象而使得势垒的高度下降，引起所谓的“光电晶体管的工作”。这不仅会成为端子间的电子流增大即耐压下降的原因，还会成为波长色散的原因。因此，有人提出了重新形成p型层、用于引出积累的空穴的结构(专利文献2)。但是，其具有结构复杂这样的缺点。图8中示出根据这种现有技术的半导体光调制器的结构。此半导体光调制器80的结构如下：在半绝缘衬底81之上形成第一n型电极层82-1，在第一n型电极层82-1上形成第一n型电极88-1、第一n型覆层83-1。在第一n型覆层83-1之上还依次层叠第一低浓度覆层85-1、第一中间层86-1、芯层87、第二中间层86-2、第二低浓度覆层85-2、p型覆层84、第二n型覆层83-2、第二n型电极层82-2及第二n型电极88-2。此外，在第二n型覆层83-2和第二n型电极层82-2的一部分上形成导电类型由n型变为p型的区域89。在此，芯层87构成为可有效地发挥工作光波长的电光学效应。此外，第二中间层86-2起到使光吸收中产生的载流子在异质界面不被俘获的连接层的作用，p型包覆层84作为电子势垒起作用。在图8所示的半导体光调制器的结构中，第二n型电极88-2与第二n型电极层82-2及p型区域89连接，三者成为同电位。由此，就能使因光吸收而积累在p型覆层84中的空穴流到第二n型电极88-2，从而得到耐压更高、工作更稳定的光调制器。但是，为了引入导电类型由n型变为p型的区域89，必须使用Zn热扩散或Be离子注入等方法。因此，不仅制作工艺变得复杂，还会导致元件的制造成本增加这样的问题。鉴于这样的问题而提出本专利技术，其目的在于，提供一种耐压高、制作容易的npin型光调制器。专利文献1特开2005-099387号公报专利文献2特开2005-114868号公报(第一图至第三图)
技术实现思路
为了实现这种目的，根据本专利技术的一实施方式的半导体光调制器是一种在衬底侧配置阴极层、并顺序层叠的npin型的半导体光调制器，其特征在于，该npin型半导体光调制器至少包括：第一n型覆层、p型覆层、芯层、及第二n型覆层，其中，p型覆层与阴极层的电极电连接。此外，根据本专利技术一实施方式的半导体光调制器，其特征在于，p型覆-->层构成台面，台面侧面与阴极层的电极电连接。此外，根据本专利技术一实施方式的半导体光调制器，其特征在于，在p型覆层的一部分上形成p型欧姆区域，p型欧姆区域与阴极层的电极电连接。此外，根据本专利技术一实施方式的半导体光调制器，其特征在于，在芯层之下含有第一中间层，在芯层之上含有第二中间层，其中，第一中间层的带隙能量比芯层的大、比第一中间层之下的层的小；第二中间层的带隙能量比芯层的带隙能量大、比第二中间层之上的层的带隙能量小。此外，根据本专利技术一实施方式的半导体光调制器，其特征在于，p型覆层比第一n型覆层的电子亲和力小。附图说明图1是本专利技术的第1实施例相关的半导体光调制器的剖面图。图2是沿图1的II-II′线的剖面的能带图。图3是沿图1的III-III′线的剖面的能带图。图4是本专利技术的第2实施例相关的半导体光调制器的剖面图。图5是本专利技术的第3实施例相关的半导体光调制器的剖面图。图6是沿图5的VI-VI′线的剖面的能带图。图7是本专利技术的第4实施例相关的半导体光调制器的能带图。图8是表示根据现有技术的半导体光调制器的结构的一个示例的图。具体实施方式下面，参照附图，详细地说明本专利技术的几个实施例。(实施例1)图1中示出本专利技术的第1实施例相关的半导体光调制器的剖面图。在此光调制器10中，在半绝缘的InP衬底11之上形成第一n型电极层(n+-InP)12-1，在第一n型电极层(n+-InP)12-1上形成第一n型覆层(n-InP)13-1。在第一n型覆层13-1之上形成起电子势垒作用的p型覆层(p-InP)14，在p型覆层(p-InP)14上形成p型电极19、和第一低浓度覆层(ud-InP)15-1。在p型电极19之上形成与第一n型电极层12-1相连的第一n型电极18-1。另一方面，在第一低浓度覆层15-1之上，还依次层叠第一中间层(ud-InGaAsP)16-1、芯层17、第二中间层(ud-InGaAsP)16-2、第二低浓度覆层(通常为-->n--InP)15-2、第二n型覆层(n-InP)13-2、第二n型电极层(n+-InP)12-2及第二n型电极18-2。在此，芯层17构成为可有效地发挥工作光波长的电光学效应，例如，如果是1.5μm波带的器件的话，则可以形成为使InGaAlAs中的Ga/Al的组份改变的层分别形成为量子阱层和量子势垒层的多量子阱结构。此外，第一中间层16-1起到使光吸收中产生的载流子不会在异质界面被俘获的连接层的作用。要制作这种半导体光调制器10，在衬底11之上外延生长从第一n型电极层12-1至第二n型电极层12-2各层后，对第一低浓度覆层15-1至第二n型电极层12-2进行蚀刻，来形成台面型波导结构。此后，通过蚀刻第一n型覆层13-1及p型覆层14使第一n型电极层12-1露出。然后分别形成p型电极19、第一n型电极18-1及第二n型电极18-2。此外，也可以按照要求，沉积钝化膜，以保护台面表面。在此半导体光调制器10中，当相对于第一n型电极18-1而在第二n型电极18-2上施加正电压时，会在芯层17中感应出电场，成为正常的工作状态。在图2及图3中示出了此状态下的能带图。图2是沿图1的II-II′线的剖面的能带图，图3是沿图1的III-III′线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底侧具有阴极层、并顺序层叠的ｎｐｉｎ型的半导体光调制器，该ｎｐｉｎ型半导体光调制器至少包括：第一ｎ型覆层、ｐ型覆层、芯层、及第二ｎ型覆层，其特征在于，　所述ｐ型覆层与所述阴极层的电极电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-10-24 288839/20061.一种在衬底侧具有阴极层、并顺序层叠的npin型的半导体光调制器，该npin型半导体光调制器至少包括：第一n型覆层、p型覆层、芯层、及第二n型覆层，其特征在于，所述p型覆层与所述阴极层的电极电连接。2.根据权利要求1所述的半导体光调制器，其特征在于，所述p型覆层构成台面，所述台面侧面与所述阴极层的电极电连接。3.根据权利要求1或2所述的半导体光调制器，其特征在于，在所述p型覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥忠夫，菊池顺裕，都筑健，
申请(专利权)人：NTT电子股份有限公司，日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]