[發(fā)明專(zhuān)利]硅基電光調(diào)制器摻雜結(jié)構(gòu)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610028017.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105511119A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周治平;李心白
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02F1/025
• 分類(lèi)號(hào): G02F1/025
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅基電光調(diào)制器摻雜 結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著通信互聯(lián)提速降費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì)，大量通信和互連設(shè)備更新?lián)Q 代，硅基收發(fā)機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始商用，但系統(tǒng)能耗高，對(duì)通信、互連的 基礎(chǔ)設(shè)施的壓力急劇增大。調(diào)制器是光通信、光互連系統(tǒng)中收發(fā)機(jī)的 重要組件，它的能耗僅次于激光器，但調(diào)制器自身插損也增加了功耗 預(yù)算，所以是目前降低能耗的努力中的重要攻關(guān)對(duì)象。

傳統(tǒng)硅電光調(diào)制器的摻雜結(jié)構(gòu)主要有兩種：側(cè)向結(jié)和插指結(jié)。插 指結(jié)的調(diào)制效率高于側(cè)向結(jié)，但調(diào)制能耗卻較高，反映出調(diào)制效率、 調(diào)制能耗不可兼得的困難。實(shí)際上，調(diào)制效率和調(diào)制能耗都是通信系 統(tǒng)中重要的性能指標(biāo)，調(diào)制效率在器件尺寸和驅(qū)動(dòng)電壓方面直接發(fā)揮 作用，而調(diào)制能耗則是消耗電能的量度。故而同時(shí)實(shí)現(xiàn)高調(diào)制效率、 低調(diào)制能耗的調(diào)制器是開(kāi)拓下一代收發(fā)機(jī)技術(shù)的迫切需要。此外，現(xiàn) 有的插指結(jié)技術(shù)方案中，為了提高硅基調(diào)制器的光電調(diào)制效率，通常 需要改進(jìn)調(diào)制器的波導(dǎo)中的摻雜結(jié)構(gòu)，但卻有可能使得波導(dǎo)核心區(qū) (例如脊型波導(dǎo)中高于平板區(qū)的凸條區(qū)，或側(cè)壁光柵波導(dǎo)中高于光柵 區(qū)的凸條區(qū))中夾著無(wú)法直接通過(guò)側(cè)向波導(dǎo)(如脊型波導(dǎo)的平板區(qū)或 側(cè)壁光柵波導(dǎo)的光柵區(qū))實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接的摻雜區(qū)，導(dǎo)致高速調(diào)制時(shí)性 能大幅下降。

綜上，如何提供一種硅基電光調(diào)制器的摻雜結(jié)構(gòu)，以克服傳統(tǒng)硅 基電光調(diào)制器的調(diào)制效率、調(diào)制能耗不可兼得的困難，并可確保波導(dǎo) 核心區(qū)的每一個(gè)摻雜區(qū)均可直接通過(guò)側(cè)向波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接，成為了 目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種硅基電光調(diào)制器摻雜結(jié) 構(gòu)，該摻雜結(jié)構(gòu)包括：

硅基電光調(diào)制器調(diào)制區(qū)波導(dǎo)，所述波導(dǎo)沿橫向依次包括第一重?fù)? 雜區(qū)、第二輕摻雜區(qū)、第三輕摻雜區(qū)以及第四重?fù)诫s區(qū)，所述橫向垂 直于所述波導(dǎo)的凸條區(qū)延伸方向；

所述第二輕摻雜區(qū)與所述第三輕摻雜區(qū)形成至少一個(gè)縱向PN結(jié) 和至少一個(gè)橫向PN結(jié)，所述縱向垂直于所述橫向；

所述第二輕摻雜區(qū)通過(guò)所述第一重?fù)诫s區(qū)進(jìn)行電學(xué)連接；

所述第三輕摻雜區(qū)通過(guò)所述第四重?fù)诫s區(qū)進(jìn)行電學(xué)連接；

其中，所述第一重?fù)诫s區(qū)的摻雜類(lèi)型與所述第二輕摻雜區(qū)的摻雜 類(lèi)型相同；所述第一重?fù)诫s區(qū)的摻雜類(lèi)型與所述第四重?fù)诫s區(qū)的摻雜 類(lèi)型相反；所述第三輕摻雜區(qū)的摻雜類(lèi)型與所述第四重?fù)诫s區(qū)的摻雜 類(lèi)型相同。

優(yōu)選地，所述波導(dǎo)為脊型波導(dǎo)，所述第一重?fù)诫s區(qū)和第四重?fù)诫s 區(qū)分別形成于所述凸條區(qū)的兩側(cè)的平板區(qū)或凸條區(qū)上，所述第二輕摻 雜區(qū)和第三輕摻雜區(qū)形成于所述凸條區(qū)和所述平板區(qū)上。

優(yōu)選地，所述波導(dǎo)為側(cè)壁光柵波導(dǎo)，所述第一重?fù)诫s區(qū)和第四重 摻雜區(qū)分別形成于所述凸條區(qū)的兩側(cè)的光柵區(qū)上，所述第二輕摻雜區(qū) 和第三輕摻雜區(qū)形成于所述凸條區(qū)和所述光柵區(qū)上。

優(yōu)選地，所述第一重?fù)诫s區(qū)、第二輕摻雜區(qū)、第三輕摻雜區(qū)以及 第四重?fù)诫s區(qū)中每一區(qū)域的摻雜形狀是任一內(nèi)角不小于70°的多邊 形。

優(yōu)選地，所述第二輕摻雜區(qū)與所述第三輕摻雜區(qū)形成插指結(jié)結(jié) 構(gòu)。

優(yōu)選地，所述第一重?fù)诫s區(qū)和所述第四重?fù)诫s區(qū)分別接驅(qū)動(dòng)電 路。

優(yōu)選地，所述波導(dǎo)的形狀沿著光傳播的方向?yàn)閺澢幕蚍菑澢? 的。

優(yōu)選地，所述波導(dǎo)的核心材料為半導(dǎo)體材料。

優(yōu)選地，所述波導(dǎo)的包層材料為非良導(dǎo)體材料。

優(yōu)選地，所述波導(dǎo)的核心材料為硅或鍺，所述波導(dǎo)的包層材料為 二氧化硅或氮化硅。

本發(fā)明的硅基電光調(diào)制器的摻雜結(jié)構(gòu)，可以在提高硅基電光調(diào)制 器的調(diào)制效率的同時(shí)降低調(diào)制能耗，克服了傳統(tǒng)硅基電光調(diào)制器的調(diào) 制效率與調(diào)制功耗不可兼得的困難，并可使波導(dǎo)核心區(qū)的每一個(gè)摻雜 區(qū)均可直接通過(guò)側(cè)向波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接，保證系統(tǒng)高速調(diào)制性能。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面 將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而 易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。

圖1-a、圖1-b分別示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的硅基電光調(diào)制器摻 雜結(jié)構(gòu)的俯視圖和橫截面示意圖；