[實用新型]硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構

有效

• 申請號: 201620055112.1
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN205318051U
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 周治平;李心白
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G02F1/025
• 分類號: G02F1/025
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本實用新型涉及半導體技術領域，尤其涉及一種硅基電光調制器 傾斜PN結摻雜結構。

背景技術

隨著通信互聯提速降費的發展趨勢，大量通信和互連設備更新換 代，硅基收發機系統已經開始商用，但系統能耗高，對通信、互連的 基礎設施的壓力急劇增大。調制器是光通信、光互連系統中收發機的 重要組件，它的能耗僅次于激光器，但調制器自身插損也增加了功耗 預算，所以是目前降低能耗的努力中的重要攻關對象。

調制效率和調制能耗都是通信系統中重要的性能指標，調制效率 在器件尺寸和驅動電壓方面直接發揮作用，而調制能耗則是消耗電能 的量度。下一代收發機希望在調制能耗和調制效率兩方面都能實現性 能大幅提升，而經特殊設計的插指結則是較有前景的技術方案，但卻 反映出調制效率、調制能耗不可兼得的困難。故而同時實現高調制效 率、低調制能耗的調制器是開拓下一代收發機技術的迫切需要。此外， 現有的插指結技術方案中，多采用垂直的PN結摻雜結構，例如插指 結的延伸方向垂直于波導核心區(如脊型波導中高于平板區的凸條區、 側壁光柵波導中高于光柵區的凸條區)的延伸方向，或者PN結的摻 雜平面垂直于側向波導(如脊型波導的平板區、側壁光柵波導的光柵 區)所在平面，一定程度上限制了PN結的結面區域，進而導致調制 能耗較大。

綜上，如何改進傳統硅基電光調制器的摻雜結構，以保證調制效 率、調制能耗性能均有所提升，成為了目前亟待解決的技術問題之一。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種硅基電光調制器傾 斜PN結摻雜結構，該摻雜結構包括：

硅基電光調制器調制區波導，所述波導沿第一方向依次包括第一 重摻雜區、第二輕摻雜區、第三輕摻雜區以及第四重摻雜區；

所述第二輕摻雜區與所述第三輕摻雜區形成至少一個縱向傾斜 PN結和至少一個橫向傾斜PN結，所述縱向垂直于所述橫向；所述縱 向與所述第一方向之間呈第一夾角，所述第一夾角大于0°且小于 90°；

其中，所述第一重摻雜區的摻雜類型與所述第二輕摻雜區的摻雜 類型相同；所述第一重摻雜區的摻雜類型與所述第四重摻雜區的摻雜 類型相反；所述第三輕摻雜區的摻雜類型與所述第四重摻雜區的摻雜 類型相同。

優選地，所述縱向傾斜PN結的摻雜平面和/或所述橫向傾斜PN結 的摻雜平面與第一平面之間呈第二夾角，所述第二夾角大于0°且小 于90°；

其中，所述第一平面為所述波導中光的傳播方向與所述第一方向 確定的平面。

優選地，所述第二輕摻雜區通過所述第一重摻雜區進行電學連接；

所述第三輕摻雜區通過所述第四重摻雜區進行電學連接。

優選地，所述波導為脊型波導，所述第一重摻雜區和第四重摻雜 區分別形成于所述凸條區的兩側的平板區或凸條區上，所述第二輕摻 雜區和第三輕摻雜區形成于所述凸條區和所述平板區上。

優選地，所述波導為側壁光柵波導，所述第一重摻雜區和第四重 摻雜區分別形成于所述凸條區的兩側的光柵區上，所述第二輕摻雜區 和第三輕摻雜區形成于所述凸條區和所述光柵區上。

優選地，所述第一重摻雜區、第二輕摻雜區、第三輕摻雜區以及 第四重摻雜區中每一區域的摻雜形狀是任一內角不小于70°的多邊 形。

優選地，所述第二輕摻雜區與所述第三輕摻雜區形成插指結結構。

優選地，所述第一重摻雜區和所述第四重摻雜區分別接驅動電路。

優選地，所述波導的形狀沿著光傳播的方向為彎曲的或非彎曲的。

優選地，所述波導的核心材料為半導體材料；所述波導的包層材 料為非良導體材料。

本實用新型的硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構，可以在提高 硅基電光調制器的調制效率的同時降低調制能耗，克服了傳統硅基電 光調制器的調制效率與調制功耗不可兼得的困難，并可使波導核心區 的每一個摻雜區均可直接通過側向波導實現電學連接，保證系統高速 調制性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案， 下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹， 顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本 領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 這些附圖獲得其他的附圖。