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标题: 场氧化结构做光波导 [打印本页]

作者: r4y53ee 时间: 2011-3-27 16:10
标题: 场氧化结构做光波导
　　场氧化结构在微电子集成电路工艺中是用来做有源器件间隔离的（如图1所示）。在硅材料中生长厚的二氧化硅层可以减小有源器件（晶体管等）间的电气干扰。　　从图1中可以看出，在场氧化结构的两端有类似于“鸟嘴”的外形。这是生长Si02时留下的痕迹。这种现象称之为“鸟嘴”现象。当用场氧化结构作为硅基光波导时，光波导芯层是场氧化层的SiO2材料，下包层为体硅材料，上包层为空气或者是CM0S工艺中的磷硅酸玻璃材料。与场氧化结构两真个“鸟嘴”结构相邻的有源区可以作为光发射器件和光探测器。　　利用“鸟嘴”现象与有源区侧面相邻的特点，可以达到较高效率的光发射器和光波导、光波导和光接收器的耦合。在光发射器与光波导的交界处，光波导端面是“鸟嘴”现象中场氧化结构端面的下斜坡面。光发射器可以由一个pn结发光二极管构成。端面与光发射器的光发射面紧邻，从而达到光发射器与光波导的高效耦合。与光发射器与光波导的耦合类似，光波导与光探测器之间的耦合也是采用场氧化结构的端面下斜坡面与光探测器pn结侧面直接耦合的方式。如图2所示，这种耦合方式有利于光波导、光发射器件、光探测器件的耦合，是进步耦合效率的一种有效手段。

图1 场氧化结构示意图

图2 光发射器、光探测器与光波导耦合　　尽管这种光波导可以很好地解决耦合题目，但是由于光波导材料和包层材料的折射率差值不符合标准光波导的全反射理论，所以，这种光波导的传输效率是非常低的。图3是这种光波导的理论构想模型。　　从图3中可以看出，光波导芯层的折射率为1.5，下包层折射率为3.5，这样在光波导中传输的光波不能满足全反射定律，终极将全部耗散到硅衬底中。当然通过调整光源出射光的入射角度，可以减少传输损耗。但是，在集成工艺中，这种调整是很困难的。因此，用场氧化结构作为集成硅基光波导时，传输效率是比较低的。

图3 场氧化结构光波导理论构想模型　　欢迎转载，信息来源维库电子市场网（www.dzsc.com）

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