[發明專利]硅基光調制器

有效

• 申請號: 201410620813.0
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN105629522B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 甘甫烷;汪敬;盛振;武愛民;仇超;王曦;鄒世昌
• 申請（專利權）人: 中科院南通光電工程中心;中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G02F1/025
• 分類號: G02F1/025
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李儀萍

本發明提供一種硅基光調制器，至少包括：脊型波導，所述脊型波導包括平板部和位于所述平板部中間的凸條，所述凸條高于所述平板部；所述脊型波導中形成有第一輕摻雜區和第二輕摻雜區，所述第一輕摻雜區形成于所述凸條中間，且沿所述凸條的延伸方向延伸；所述第二輕摻雜區形成于所述第一輕摻雜區兩側的凸條中和與所述凸條兩側相連的平板部中；所述第一輕摻雜區和所述第二輕摻雜區的摻雜類型相反。在本發明的技術方案中，在脊型波導的凸條內由第一輕摻雜區和第二輕摻雜區形成兩個背對背的PN結，在硅基光調制器工作時可以形成兩個耗盡區，彌補解決離子注入對準誤差的問題，并且提高了硅基光調制器的調制效率。

技術領域

本發明涉及一種半導體技術領域，特別是涉及一種硅基光調制器。

背景技術

硅基光調制器是片上光邏輯、光互聯和光處理器的核心器件之一，用于將射頻電信號轉化為高速光信號。它可以與激光器、探測器和其他波分復用器件構成一個完整的功能性網絡。近年來，通過大量的技術手段，硅基調制器已經在多種硅基、混合硅基、兼容硅基材料上面實現，包括絕緣體上硅(SOI)材料、SOI與三五族化合物混合材料、應變硅材料等。其中，由于在SOI材料上制作的基于等離子體色散效應的硅基調制器其制造工藝與現有電子工業中使用的CMOS工藝可完全兼容，為低成本，大批量的生產提供了可能性，受到業界的廣泛關注。

基于等離子體色散效應的硅基調制器分為三種，分別利用了經過離子注入后的SOI脊型波導中載流子的積聚、注入和耗盡效應。在這三種之中，工作于反偏電壓下的耗盡型調制器被公認為是能夠提供最快調制速率的解決方案之一。所述耗盡型調制器的工作原理為：在SOI脊型波導中形成PN結，所述PN結被施加反偏電壓后，載流子會向兩邊移動，在PN結交界面上面形成一個耗盡區。由于硅材料的折射率與載流子濃度有關，所以在上述過程中，脊型波導的折射率會發生變化。如果將這樣的SOI脊型波導做成馬赫曾德爾干涉儀或者微環諧振器，由于折射率的變化會導致光譜發生變化，故若在所述PN結兩端施加一個高速變化的電信號，那么光譜也會隨電信號的變化而快速變化，尤其是在工作波長處的光功率也發生了快速變化，實際上就發生了電信號到光信號的轉變，完成了調制。

其中，由于相同濃度的電子和空穴對折射率的改變不一致，以及在脊型波導中模場的分布不均勻，導致PN結分界面的位置很重要，這影響到在一定電壓情況下，光譜能否發生較多的位移(即有著較高的調制效率)。但是傳統的PN結結構對離子注入的對準十分嚴格，幾十個納米的偏差就會引起硅基調制器性能的極大劣化。因此在脊型波導上設計一種工藝容差大，同時能夠極大地改變模場折射率的PN結結構是當前開發的重點。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種硅基光調制器，用于解決現有技術中硅基光調制器的脊型波導上PN結對工藝容差較小的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種硅基光調制器，所述硅基調制器至少包括：

脊型波導，所述脊型波導包括平板部和位于所述平板部中間的凸條，所述凸條高于所述平板部；

所述脊型波導中形成有第一輕摻雜區和第二輕摻雜區，所述第一輕摻雜區形成于所述凸條中間，且沿所述凸條的延伸方向延伸；所述第二輕摻雜區形成于所述第一輕摻雜區兩側的凸條中和與所述凸條兩側相連的平板部中；

所述第一輕摻雜區和所述第二輕摻雜區的摻雜類型相反。

優選地，所述第一輕摻雜區的寬度為100nm～250nm。

優選地，所述第一輕摻雜區和所述第二輕摻雜區以與所述凸條的延伸方向平行的所述凸條的中線成軸對稱。

優選地，所述脊型波導中，所述平板區的高度為50nm～200nm，所述凸條的高度為220nm～340nm，所述凸條的寬度為300nm～700nm。

優選地，所述平板部中還包括第一重摻雜區、第二重摻雜區和第三輕摻雜區；