TWI629523B - Adjustable wavelength receiver - Google Patents
Adjustable wavelength receiver Download PDFInfo
- Publication number
- TWI629523B TWI629523B TW105142006A TW105142006A TWI629523B TW I629523 B TWI629523 B TW I629523B TW 105142006 A TW105142006 A TW 105142006A TW 105142006 A TW105142006 A TW 105142006A TW I629523 B TWI629523 B TW I629523B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- layer
- grating
- disposed
- region
- substrate
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 66
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 249
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 66
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 66
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 56
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 29
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 13
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 10
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 7
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000005210 holographic interferometry Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPXXZJLONFEIKQ-UHFFFAOYSA-N [In].[P].[In] Chemical compound [In].[P].[In] MPXXZJLONFEIKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QRSFFHRCBYCWBS-UHFFFAOYSA-N [O].[O] Chemical compound [O].[O] QRSFFHRCBYCWBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001622 bismuth compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
一種具光柵半導體濾波器的可調整波長之接收器，其係利用介質折射率改變傳輸波長之特性，當入射的光訊號進入到光柵半導體濾波器時，透過控制對光柵區輸入的電流，改變光柵區的折射率，以改變欲選擇的光訊號的波長，經過光柵半導體濾波器選擇的光訊號再經由檢光器轉成電訊號，本發明可調整波長之接收器可用於TWDM-PON ONU的接收器，滿足無色光源(Colorless)的使用需求。
Description
本發明是有關於一種可調整波長之接收器，特別是一種運用具光柵半導體濾波器的可調整波長之接收器。
隨著時代的演進，人們的生活形態隨之改變，亦對生活娛樂有更多元的需求，許多新穎的影音服務模式如雨後春筍般蓬勃發展，如：行動網路、高畫質影視、OTT(Over The Top)服務、Live Stream等，這些影音服務背後都需要藉由固網寬頻來支撐，因此在FSAN組織中訂定了NG-PON2(Next Generation PON，下一代無源光網路)技術，來提高固網的傳輸速率。
在NG-PON2中，分時分波多工被動光網路(Time and Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network,TWDM-PON)為多波長系統，可於光網路單元(Optical Network Unit,ONU)使用多個波長進行傳輸。TWDM-PON的光網路單元端採用波長可調式光元件，包含波長可調式雷射及波長可調式接收器，滿足無色光源使用需求，簡化供裝及備料複雜度，並享有動態資源分配、通道切換保護、節能等優點。但習知的波長可調式光元件技術，其於接取網路的應用上，因製程門檻高及尚未成熟等因素，相應的使得成本過高，為目前TWDM-PON設備尚未商用化的主要原因。
綜上所述，如何提供一種製程門檻低且具備量產特性的可調整波長接收器之技術方案，乃本領域亟需解決之技術問題。
為解決前揭之問題，本發明之目的係提供一種可調整波長之接收器，當作光網路單元之光接收器，並用於TWDM-PON設備中。
為達上述目的，本發明提出一種可調整波長之接收器，其包含一具光柵的半導體濾波器、一檢光器、一基板，基板上設有一光纖固定部、一第一波導區、一第二波導區及一第三波導區，具光柵的半導體濾波器是設置於第一波導區及第二波導區之間，檢光器則是設置於第二波導區及第三波導區之間。光纖固定部是用以固定外部之光纖，並以光纖導入外部之訊號光至第一波導區，訊號光通過第一波導區後，則進入具光柵的半導體濾波器，具光柵半導體結構濾波器之光柵區可藉由輸入電流，改變光柵區的折射率，以選擇訊號光中可通過的波長，濾波後之光訊號通過第二波導區，接著進入檢光器，讓檢光器接收濾波後之訊號光，並將其轉成電訊號。
為達上述目的，本發明另提出一種可調整波長之接收器，其包含一基板、一具光柵的半導體濾波器、一檢光器、一第一透鏡及一第二透鏡。具光柵的半導體濾波器、檢光器、第一透鏡及第二透鏡皆設置於基板上。基板上另設有一光纖固定部，其一側是用以固定外部之光纖，並以光纖導入外部之訊號光，光纖固定部的另一側則設置第一透鏡，第一透鏡遠離光纖固定部的一側設置具光柵的半導體濾波器，具光柵的半導體濾波器遠離第一透鏡的一側則設置第二透鏡，檢光器則是設置於第二透鏡之另
一側。訊號光被導入後，先通過第一透鏡，接著進入具光柵的半導體濾波器，具光柵半導體結構濾波器之光柵區可藉由輸入電流，改變光柵區的折射率，以選擇訊號光中可通過的波長，濾波後之光訊號通過第二透鏡，接著進入檢光器，讓檢光器接收濾波後之光訊號，並將其轉成電訊號。
可調整波長之接收器的製造流程為：在基板上使用平面光波導(Planar Lightwave Circuit)技術以形成波導區，再使用微顯影技術及化學蝕刻，或是使用電子迴旋加速共振活性離子蝕刻(electron cyclotron resonance reactive ion ctch，簡稱ECR-RIE)的方法，在特定區域蝕刻光波導及基板，以形成金屬導電層區域，金屬導電層區域將波導區分成第一波導區、第二波導區、第三波導區。接著使用微顯影技術及薄膜技術在金屬導電層區域分別形成金屬導電層，再使用導電黏著劑將具光柵的半導體濾波器黏著於第一波導區與第二波導區之間的金屬導電層，將檢光器黏著於第二波導區與第三波導區之間的金屬導電層。
綜上所述，波長調整速度快、製程門檻低且穩定，具備量產特性，降低接收器成本，具有顯著之實用效益和競爭力。
100‧‧‧基板
601‧‧‧基板
101‧‧‧基板
602‧‧‧N型披覆層
111‧‧‧第一波導區
603‧‧‧四元材料層
112‧‧‧第二波導區
604‧‧‧主動層
113‧‧‧第三波導區
605‧‧‧初級P型披覆層
121‧‧‧第一金屬導電層
701‧‧‧主動區
122‧‧‧第二金屬導電層
702‧‧‧光柵區
13‧‧‧具光柵的半導體濾波器
703‧‧‧非光柵區
14‧‧‧檢光器
704‧‧‧P型披覆層
15‧‧‧光纖
705‧‧‧歐姆接觸電層
151‧‧‧光纖核心
806‧‧‧圖案化絕緣層
16‧‧‧光纖固定部
807‧‧‧P型接觸金屬層
201‧‧‧基板
808‧‧‧N型接觸金屬層
202‧‧‧N型披覆層
907‧‧‧第一歐姆接觸電層
203‧‧‧四元材料層
908‧‧‧第二歐姆接觸電層
304‧‧‧光柵區
909‧‧‧第三歐姆接觸電層
305‧‧‧非光柵區
910‧‧‧第一P型接觸金屬層
306‧‧‧P型披覆層
911‧‧‧第二P型接觸金屬層
307‧‧‧歐姆接觸電層
912‧‧‧第三P型接觸金屬層
406‧‧‧圖案化絕緣層
913‧‧‧第一低反射層
407‧‧‧P型接觸金屬層
914‧‧‧第二低反射層
408‧‧‧N型接觸金屬層
1000‧‧‧基板
506‧‧‧第一歐姆接觸電層
1001‧‧‧基板
507‧‧‧第二歐姆接觸電層
1010‧‧‧第一球型透鏡
508‧‧‧第一P型接觸金屬層
1011‧‧‧第二球型透鏡
509‧‧‧第二P型接觸金屬層
1020‧‧‧第一金屬導電層
510‧‧‧第一低反射層
1021‧‧‧第二金屬導電層
511‧‧‧第二低反射層
圖1係為本發明第一型可調整波長之接收器構造圖。
圖2係為本發明第一種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖I。
圖3係為本發明第一種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖II。
圖4係為本發明第一種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖III。
圖5係為本發明第一種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖IV。
圖6係為本發明第二種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖I。
圖7係為本發明第二種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖II。
圖8係為本發明第二種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖III。
圖9係為本發明第二種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖IV。
圖10係為本發明第二型可調整波長之接收器構造圖。
以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。
實施例1
請參閱圖1，其係為本發明第一型可調整波長之接收器構造圖，其製造方法及構造如下：在半導體的基板100(如：矽晶板)上使用平面光波導技術，利用化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD)將二氧化矽(SiO2)沈積到基板100上形成低折射率薄膜，再摻入矽化合物(SiO2-P2O5)，形成高折射率薄膜，然後蓋上光阻，使用電子迴旋加速共振活性離子蝕刻的方法，將其他部分蝕刻掉，最後再蓋上覆蓋層，形成波導。
蝕刻特定區域的光波導及基板100，以形成二分開之金屬導電層區域，此二金屬導電層區域將波導區分成第一波導區111、第二波導區112、第三波導區113。使用微顯影技術及薄膜技術，利用電子蒸鍍器，將金或鉑鍍上前述二金屬導電層區域，以形成第一金屬導電層121及第二金屬導電層122，前述二金屬導電層是作為導電之用，並定義出擺放半導體濾波器及檢光器的位置。使用導電黏著劑分別將具光柵的半導體濾波器13及檢
光器14黏著於第一金屬導電層121及第二金屬導電層122上。
外部的光纖15被一光纖固定部16固定在基板100(請參圖1，基板101為基板100之延伸)上，基板可為矽基板，光纖15的一端與第一波導區111之一端連接或靠近，以將光訊號引入到第一波導區111，接著光訊號被由第一波導區111引導注入設置於第一波導區另一側的具光柵的半導體濾波器13。
在具光柵半導體濾波器13的光柵區輸入電流，即可選擇可通過的波長，被濾波後的訊號光再由第二波導區112引導注入設置於第二波導區另一側的檢光器14，由檢光器14將光訊號轉成電訊號。第三波導區113則僅為製程中留下之結構。
其中，光纖固定部16之材質可為玻璃，檢光器14可由正-本-負光二極體(Positive-Intrinsic-Negative Photodiode，P-I-N Photodiode)、雪崩光二極體(Avalanche Photodiode，APD)、或波導型正-本-負光二極體(P-I-N Photodiode)黏著在氮化鋁(AlN)基板上所組成。
實施例2
請合併參閱圖2至圖5，其為本發明第一種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖，以下則將藉由說明本發明第一種具光柵的半導體濾波器之製作流程，以闡釋如何長成本發明具光柵的半導體濾波器之結構。其中，本實施例中所提供之具光柵的半導體濾波器可應用於實施例1中的可調整波長之接收器中。
首先，請參閱圖2，在磷化銦(InP)材質之基板201的一面上，依序磊晶成長由N型磷化銦所組成的N型披覆層(N type cladding layer)
202，再成長由磷砷化鎵銦(InGaAsP)所組成的四元材料層(quaternary)203。其中，磷化銦基板是一般成長長波長ⅢV族半導體常用的基板，N型披覆層202是提供作為光的N型侷限層，四元材料層203是作為波導層之用。
接著，請參閱圖3，在四元材料層203上，沿圖2之磊晶片的晶向[01]，製作光柵區與非光柵區。其步驟如下：在四元材料層203上使用光學微影技術定義出光柵區域，用電子束蝕刻、相位光罩技術或全像干涉法定義出光柵，再經由化學蝕刻，將光柵轉移到四元材料層203上，使四元材料層203分成包含光柵的光柵區304與無光柵的非光柵區305。再於製作完光柵的四元材料層203上面，進行二次磊晶，成長由P型磷化銦所組成的P型披覆層(P type cladding layer)306，以及由磷砷化銦(InGaAs)所組成的歐姆接觸電層307。其中，P型披覆層306是提供作為光的P型侷限層，歐姆接觸電層307是提供作為元件的導電層。
接著，要在圖3的結構上，製作出呈脊狀平台(ridge mesa)狀的脊型波導結構，其是作為光波導之用，使得訊號光能被侷限在此脊狀的區域，並沿脊型波導(即P型披覆層)延伸方向的光路徑傳播。其製作步驟如下：使用光學微影技術沿圖3的磊晶片的晶向[011]定義出條狀之波導，接著使用化學蝕刻，蝕刻P型披覆層306及歐姆接觸電層307，即完成脊型波導結構，脊型波導的正面圖可參閱圖4，其為相對於圖3轉90度角看入之視圖。
接著，是在完成脊型波導結構的磊晶片上長成一圖案化絕緣層406，其是作為絕緣之用，透過此步驟，磊晶片將露出頂端的半導體，使用者可透過此露出之區域輸入電流。其步驟如下：利用電漿輔助化學氣相
沈積(Plasma-enhanced chemical vapor deposition，簡稱PECVD)，在已完成脊型波導的整個磊晶片上成長氮化矽(SiNx)，然後在氮化矽上鋪上光阻，使用氧離子體(Oxygen plasma)進行蝕刻，直到氮化矽被蝕刻到露出脊型波導的頂部，再用氟化碳離子體(CF4 plasma)蝕刻露出脊型波導頂部的氮化矽，直到半導體層(歐姆接觸電層)露出，接著去除光阻，即完成圖案化絕緣層406。
接著，要在磊晶片上定義出元件之電極，以供電流輸入。首先，運用具有影像反轉(image reversal)的光阻，配合光學微影技術，將電極分離的圖案定義在脊型波導的頂部之區域上，再經紫外線曝光、顯影，露出歐姆接觸電層307，使用真空電子束蒸鍍系統在歐姆接觸電層307上長成P型接觸金屬層407，蒸鍍結束後，將磊晶片泡在丙酮中以掀離不要的金屬，便形成第一P型接觸金屬層508與第二P型接觸金屬層509。再以化學蝕刻歐姆接觸電層307，形成第一歐姆接觸電層506與第二歐姆接觸電層507，如圖5中所示的分開之結構，第一歐姆接觸電層是設置於P型披覆層上，且相對於光柵區處，第二歐姆接觸電層是設置於P型披覆層上，且相對於非光柵區處。
其中，前述的圖案化絕緣層406將覆蓋於第一歐姆接觸電層506、第二歐姆接觸電層507、第一P型接觸金屬層508與第二P型接觸金屬層509，且露出部分的第一歐姆接觸電層506與第二歐姆接觸電層507。第一P型接觸金屬508層是設置於第一歐姆接觸電層506上未被圖案化絕緣層406覆蓋的區域，第二P型接觸金屬層509是設置於第二歐姆接觸電層507上未被圖案化絕緣層406覆蓋的區域。
接著，將完成上述步驟的磷化銦(InP)基板磨薄，並於磊晶片的另一面，即基板201相對於長成脊型波導的另一面上，蒸鍍上N型接觸金屬層408，經退火、切割得到具光柵半導體結構濾波器。然後，在磊晶片的兩側邊，即與訊號光的光路徑(脊型波導延伸方向)垂直的磊晶片之兩側，使用真空電子束蒸鍍系統蒸鍍上二低反射層(第一低反射層510、第二低反射層511)，如圖5所示，其中低反射層至少須覆蓋P型披覆層。低反射層是用於降低光的反射率，以破壞共振腔之用，亦可提高入射訊號光的比例。
於實際應用上，入射的光訊號是由第一低反射層510進入濾波器。當欲調整可通過之光訊號時，控制第一P型接觸金屬層508及第二P型接觸金屬層509輸入的電流，以選擇可通過的波長。當在第一P型接觸金屬層508輸入電流時，將改變光柵區304的折射率，便能改變可通過的波長。同樣地，在第二P型接觸金屬層509輸入電流，改變四元材料層203的非光柵區305的折射率，便能微調可通過的波長。最後，濾波後的光訊號由第二低反射層511離開濾波器。
實施例3
請合併參閱圖6至圖9，其為本發明第二種具光柵的半導體濾波器之製作流程圖，以下則將藉由說明本發明第二種具光柵的半導體濾波器之製作流程，以闡釋如何長成本發明具光柵的半導體濾波器之結構。其中，本實施例中所提供之具光柵的半導體濾波器可應用於實施例1中的可調整波長之接收器中。
請參閱圖6，首先，在磷化銦材質之基板601之上依序磊晶成
長由N型磷化銦所組成的N型披覆層602、由磷砷化鎵銦組成的四元材料層603、主動層604、由P型磷化銦所組成的初級P型披覆層605。其中，磷化銦基板是一般成長長波長ⅢV族半導體常用的基板，N型披覆層602是提供作為光的N型侷限層，四元材料層603是作為波導層之用。
接著，請參閱圖7，首先，沿圖6中的磊晶片[01]之方向，使用光學微影技術定義出主動區701之範圍，再使用化學蝕刻，將初級P型披覆層605及主動層604中非主動區的部分去除，便完成了主動區701，並露出四元材料層603，其中，主動區701具有放大輸入之光信號的功效。
接著使用光學微影技術定義出光柵區域之範圍，使用電子束蝕刻、相位光罩技術或全像干涉法定義出光柵，經由化學蝕刻，將光柵轉移到四元材料層603上，四元材料層603便被劃分為有光柵的光柵區702與無光柵的非光柵區703。製作好光柵區後，即進行二次磊晶，成長由P型磷化銦所組成的P型披覆層(P type cladding layer)704，以及由磷砷化銦(InGaAs)所組成的歐姆接觸電層705。其中，P型披覆層704是提供作為光的P型侷限層，歐姆接觸電層705是提供作為元件的導電層。
接著，要在圖7的結構上，製作出呈脊狀平台(ridge mesa)狀的脊型波導結構，其是作為光波導之用，使得訊號光能被侷限在此脊狀的區域，並沿脊型波導(即N型披覆層)延伸方向的光路徑傳播。其製作步驟如下：使用光學微影技術沿圖7的磊晶片[011]之方向定義出條狀之波導，然後使用化學蝕刻，蝕刻P型披覆層704及歐姆接觸電層705，即完成脊型波導結構，脊型波導的正面圖可參閱圖8，其為相對於圖7轉90度角看入之視圖。
接著，是在完成脊型波導結構的磊晶片上長成一圖案化絕緣層806，其是作為絕緣之用，透過此步驟，磊晶片將露出頂端的半導體，使用者可透過此露出之區域輸入電流。其步驟如下：利用電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)，在已完成脊型波導的整個磊晶片上成長氮化矽(SiNx)，然後，在氮化矽上鋪上光阻，並使用氧離子體(Oxygen plasma)蝕刻光阻，直到露出脊型波導頂部的氮化矽，再用氟化碳離子體(CF4 plasma)蝕刻露出脊型波導頂部的氮化矽，直到半導體層露出後，接著去除光阻，即完成圖案化絕緣層806。
接著，要在磊晶片上定義出元件之電極，以供電流輸入。首先，運用具有影像反轉(image reversal)特性的光阻，配合光學微影技術，將電極分離的圖案定義在脊型波導的區域上，再經紫外線曝光、顯影，露出歐姆接觸電層705，接著使用真空電子束蒸鍍系統在歐姆接觸電層705上長成P型接觸金屬層807，蒸鍍結束後，將磊晶片泡在丙酮中以掀離不要的金屬，便形成第一P型接觸金屬層910、第二P型接觸金屬層911及第三P型接觸金屬層912。再以化學蝕刻歐姆接觸電層705，形成第一歐姆接觸電層907、第二歐姆接觸電層908與第三歐姆接觸電層909，如圖9中所示，第一歐姆接觸電層是設置於P型披覆層上，且相對於光柵區處，第二歐姆接觸電層是設置於P型披覆層上，且非相對於光柵區與主動區處，第三歐姆接觸電層是設置於P型披覆層上，且相對於主動層處。
其中，前述的圖案化絕緣層806將覆蓋於第一歐姆接觸電層907、第二歐姆接觸電層908、第三歐姆接觸電層909、第一P型接觸金屬層910與第二P型接觸金屬層911，且露出部分的第一歐姆接觸電層910與第二
歐姆接觸電層911。第一P型接觸金屬層910是設置於第一歐姆接觸電層907上未被圖案化絕緣層806覆蓋的區域，第二P型接觸金屬層911是設置於第二歐姆接觸電層908上未被圖案化絕緣層806覆蓋的區域，第三P型接觸金屬層912是設置於第三歐姆接觸電層909上未被圖案化絕緣層806覆蓋的區域。
接著，將完成上述步驟的磷化銦(InP)基板磨薄，並於磊晶片的另一面，即基板601相對於長成脊型波導的另一面上，蒸鍍上N型接觸金屬層808，經退火、切割得到具光柵半導體結構濾波器。然後，在磊晶片的兩側邊，即與訊號光的光路徑(脊型波導延伸方向)垂直的磊晶片之兩側，使用真空電子束蒸鍍系統蒸鍍上二低反射層(第一低反射層913、第二低反射層914)，如圖9所示，其中低反射層至少須覆蓋P型披覆層。低反射層是用於降低光的反射率，以破壞共振腔之用，亦可提高入射訊號光的比例。
於實際應用上，入射光訊號由第一低反射層913進入濾波器。當欲調整可通過波長之光訊號時，即藉由控制第一P型接觸金屬層910及第二P型接觸金屬層911輸入的電流，選擇可通過的波長。
當在第一P型接觸金屬層輸入電流910，將改變光柵區702的折射率，便能改變可通過的波長。同樣地，在第二P型接觸金屬層911輸入電流，改變四元材料層603的折射率，便能微調可通過的波長。而在第三P型接觸金屬層912輸入電流，藉由主動層可放大通過光柵區702、及四元材料層603的光訊號。最後，濾波後的光訊號由第二低反射層914離開濾波器。
實施例4
請參閱圖10，其係為本發明第二型可調整波長之接收器構造
圖，其製造方法及構造如下：在半導體的基板1000(如：矽晶板)上使用平面光波導技術以形成波導區，使用微顯影技術及化學蝕刻，或是使用電子迴旋加速共振活性離子蝕刻的方法蝕刻半導體的基板1000以形成V型溝槽，使用黏著劑分別將第一球型透鏡1010、第二球型透鏡1011黏著於V型溝槽中，其中，透鏡之形狀並未限定僅能為球型透鏡，亦可為其它形狀但能達成同樣功能之透鏡。
接著，使用微顯影技術及薄膜技術在特定區域形成第一金屬導電層1020及第二金屬導電層1021，使用導電黏著劑分別將具光柵的半導體濾波器13及檢光器14黏著於第一金屬導電層1020及第二金屬導電層1021上。
外部的光纖15被一光纖固定部16固定在基板1000(請參圖10，基板1001為基板1000之延伸)上，其中基板可為矽基板，光纖固定部16之材質可為玻璃，光纖15將光訊號引入，光訊號經設置於光纖固定部一側的第一球型透鏡1010聚焦後，注入到設置於第一球型透鏡1010另一側的具光柵的半導體濾波器13。
具光柵的半導體濾波器13的光柵區輸入電流，即可改變光柵區的折射率，以選擇可通過的波長，達成濾波的效果，被濾波後的光訊號再經由第二球型透鏡1011聚焦注入檢光器14，由檢光器14將光訊號轉成電訊號。檢光器14可由正-本-負光二極體(Positive-Intrinsic-Negative Photodiode，P-I-N Photodiode)、雪崩光二極體(Avalanche Photodiode，APD)、或波導型正-本-負光二極體(P-I-N Photodiode)黏著在氮化鋁(AlN)基板上所組成。
本發明所提供的可調整波長之接收器，具有下列之優點：使用光柵半導體結構濾波器來選擇可通過的波長，其選擇波長的速度快。使用光柵半導體結構濾波器，製程穩定，可大量製造，降低製作成本。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
Claims (10)
- 一種可調整波長之接收器，包含：一基板；一第一波導區，係設在該基板之一側，且該第一波導區之一側接收來自一光纖導入的光訊號，並導引該光訊號到該第一波導區之另側；一具光柵的半導體濾波器，係設置於該基板設有該第一波導區之一側，且該具光柵的半導體濾波器之一端係面對該第一波導區之另側，該具光柵半導體濾波器包括一四元材料層，該四元材料層之局部為一光柵區，其餘為一非光柵區，以選擇光訊號中可通過的波長，由該具光柵的半導體濾波器之另端輸出；一第二波導區，係設置該基板之一側，該第二波導區之一側面對該具光柵的半導體濾波器之另端，並導引被該具光柵的半導體濾波器所選擇的該光訊號到該第二波導區之另側；一檢光器，係設置該基板之一側，該檢光器之一側面對該第二波導區之另側，並將光訊號轉成電訊號。
- 如請求項1所述之可調整波長之接收器，其中該檢光器為正-本-負光二極體(P-I-N)。
- 如請求項1所述之可調整波長之接收器，其中該檢光器為雪崩光二極體。
- 如請求項1所述之可調整波長之接收器，其中該檢光器為波導型正-本-負光二極體(P-I-N)。
- 一種可調整波長之接收器，包含：一基板；一第一透鏡，係設在該基板之一側，且該第一透鏡之一側接收來自一光纖導入的光訊號，並導引該光訊號到該第一透鏡之另側；一具光柵的半導體濾波器，係設置於該基板設有該第一透鏡之一側， 且該具光柵的半導體濾波器之一端係面對該第一透鏡之另側，該具光柵半導體濾波器包括一四元材料層，該四元材料層之局部為一光柵區，其餘為一非光柵區，以選擇光訊號中可通過的波長，由該具光柵的半導體濾波器之另端輸出；一第二透鏡，係設置該基板之一側，該第二透鏡之一側面對該具光柵的半導體濾波器之另端，並導引被該具光柵的半導體濾波器所選擇的該光訊號到該第二透鏡之另側；一檢光器，係設置該基板之一側，該檢光器之一側面對該第二透鏡之另側，並將光訊號轉成電訊號。
- 如請求項5所述之可調整波長之接收器，其中該檢光器為正-本-負光二極體(P-I-N)。
- 如請求項5所述之可調整波長之接收器，其中該檢光器為雪崩光二極體。
- 如請求項5所述之可調整波長之接收器，其中該檢光器為波導型正-本-負光二極體(P-I-N)。
- 一種具光柵的半導體濾波器，包含：一基板；一N型披覆層，其係設置於該基板之一面；一四元材料層，其係設置於該N型披覆層上，該四元材料層之局部為一光柵區，其餘為一非光柵區；一P型披覆層，其係設置於該四元材料層上，該P型披覆層呈脊狀平台(ridge mesa)狀，其係作為光波導之用，使得訊號光沿該P型披覆層延伸方向的光路徑傳播；一第一歐姆接觸電層，其係設置於該P型披覆層上，且相對於該光柵區處；一第二歐姆接觸電層，其係設置於該P型披覆層上，且相對於該非光柵區處； 一圖案化絕緣層，其係覆蓋於該第一歐姆接觸電層、該第二歐姆接觸電層與該P型披覆層之上，且露出部分的該第一歐姆接觸電層與該第二歐姆接觸電層；一第一P型接觸金屬層，其係設置於該第一歐姆接觸電層上未被該圖案化絕緣層覆蓋的區域；一第二P型接觸金屬層，其係設置於該第二歐姆接觸電層上未被該圖案化絕緣層覆蓋的區域；一N型接觸金屬層，其係設置於該基板之另一面；二低反射層，其係分別設置於與該光路徑垂直的該P型披覆層之兩側。
- 一種具光柵的半導體濾波器，包含：一基板；一N型披覆層，其係設置於該基板之一面；一四元材料層，其係設置於該N型披覆層上，該四元材料層之局部為一光柵區，其餘為一非光柵區；一主動層，其係設置於局部之該四元材料層上；一P型披覆層，其係設置於該四元材料層及該主動層上，該P型披覆層呈脊狀平台(ridge mesa)狀，其係作為光波導之用，使得訊號光沿該P型披覆層延伸方向的光路徑傳播；一第一歐姆接觸電層，其係設置於該P型披覆層上，且相對於該光柵區處；一第二歐姆接觸電層，其係設置於該P型披覆層上，且非相對於該光柵區與該主動區處；一第三歐姆接觸電層，其係設置於該P型披覆層上，且相對於該主動層處；一圖案化絕緣層，其係覆蓋於該第一歐姆接觸電層、該第二歐姆接觸電層、該第三歐姆接觸電層、該P型披覆層，且露出部分的該第一歐 姆接觸電層、該第二歐姆接觸電層、該第三歐姆接觸電層；一第一P型接觸金屬層，其係設置於該第一歐姆接觸電層上未被該圖案化絕緣層覆蓋的區域；一第二P型接觸金屬層，其係設置於該第二歐姆接觸電層上未被該圖案化絕緣層覆蓋的區域；一第三P型接觸金屬層，其係設置於該第三歐姆接觸電層上未被該圖案化絕緣層覆蓋的區域；一N型接觸金屬層，其係設置於該基板之另一面；二低反射層，其係分別設置於與該光路徑垂直的該P型披覆層之兩側。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105142006A TWI629523B (zh) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Adjustable wavelength receiver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW105142006A TWI629523B (zh) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Adjustable wavelength receiver |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201823782A TW201823782A (zh) | 2018-07-01 |
| TWI629523B true TWI629523B (zh) | 2018-07-11 |
Family
ID=63640104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW105142006A TWI629523B (zh) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Adjustable wavelength receiver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI629523B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI261123B (en) * | 2004-05-14 | 2006-09-01 | En-Boa Wu | Adjustable long period fiber grating structure and manufacturing method thereof |
| CN100394232C (zh) * | 2003-02-04 | 2008-06-11 | 富士通株式会社 | 在基板上具有平板波导和信道波导的光学设备 |
| US7415175B2 (en) * | 2005-02-11 | 2008-08-19 | Analog Devices, Inc. | High bit rate optical communication over multimode fibers |
| CN106164725A (zh) * | 2013-07-26 | 2016-11-23 | 尼奥弗托尼克斯公司 | 可调栅格跟踪发射器和接收器 |
-
2016
- 2016-12-19 TW TW105142006A patent/TWI629523B/zh active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100394232C (zh) * | 2003-02-04 | 2008-06-11 | 富士通株式会社 | 在基板上具有平板波导和信道波导的光学设备 |
| TWI261123B (en) * | 2004-05-14 | 2006-09-01 | En-Boa Wu | Adjustable long period fiber grating structure and manufacturing method thereof |
| US7415175B2 (en) * | 2005-02-11 | 2008-08-19 | Analog Devices, Inc. | High bit rate optical communication over multimode fibers |
| CN106164725A (zh) * | 2013-07-26 | 2016-11-23 | 尼奥弗托尼克斯公司 | 可调栅格跟踪发射器和接收器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201823782A (zh) | 2018-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| USRE48379E1 (en) | Electronic-integration compatible photonic integrated circuit and method for fabricating electronic-integration compatible photonic integrated circuit | |
| JP6793786B1 (ja) | 半導体受光素子、光電融合モジュール及びアバランシェフォトダイオードの製造方法 | |
| JPWO2014171005A1 (ja) | 半導体受光素子及びその製造方法 | |
| US9742152B2 (en) | Tunable semiconductor laser based on reconstruction-equivalent chirp and series mode or series and parallel hybrid integration, and preparation thereof | |
| CN111711071B (zh) | 可调谐激光器及其制作方法 | |
| CN105281200A (zh) | 基于rec技术的集成高速数字调制wdm-pon光模块 | |
| US20160025922A1 (en) | Semiconductor optical device | |
| WO2025077507A1 (zh) | 一种半导体激光器及其制作方法 | |
| CN112290385A (zh) | 多波长硅基iii-v族混合集成激光器阵列单元及制作方法 | |
| KR20010113769A (ko) | 평면형 광 도파로 디바이스 및 제작 방법 | |
| US11415747B2 (en) | Optical integrated device and production method therefor | |
| JP6560153B2 (ja) | 光モジュールおよびその製造方法 | |
| JP6726248B2 (ja) | 半導体受光素子、及び光電融合モジュール | |
| CN108808442B (zh) | 多波长分布反馈半导体激光器阵列及制备方法 | |
| TWI629523B (zh) | Adjustable wavelength receiver | |
| US11886003B2 (en) | Optical waveguide | |
| CN117310873B (zh) | 硅基片上异质集成iii-v族有源器件及其制备方法 | |
| CN106340810A (zh) | 五段式InP基单片集成可调谐斜腔激光器芯片及其制作方法 | |
| Inoue et al. | InP-based photodetector monolithically integrated with 90° hybrid for 100 Gbit/s compact coherent receivers | |
| KR20080010939A (ko) | 에지효과를 갖는 게이트절연막을 포함하는 광소자 | |
| US20250300743A1 (en) | Optical detection device and optical receiver | |
| Hiraki et al. | Heterogeneous integration of III-V semiconductors on Si photonics platform | |
| TWI646742B (zh) | 可應用於移動前端的雷射晶片及雷射二極體 | |
| CN114664959A (zh) | 一种基于光子晶体的多通道探测器 | |
| TWI581401B (zh) | Reflective Semiconductor Optical Amplifier |