[發明專利]垂直PN硅調制器

有效

• 申請號: 201680018147.0
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN107407829B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 魏紅振;楊莉;徐千帆;沈曉安
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G02F1/025
• 分類號: G02F1/025
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊文娟;臧建明

一種硅波導(110)，包括波導芯(118)，其包括第一正摻雜區域(111)，該區域也稱為P1區域，第一正摻雜(P1)區域垂直地鄰近于第二正摻雜區域(112)，該區域也稱為P2區域。P2區域(112)比P1區域(111)更重的正摻雜。第一負摻雜區域(114)，該區域也稱為N1區域，垂直地鄰近于第二負摻雜區域(113)，該區域也被稱為N2區域。N2區域(113)比N1區域(114)更重的負摻雜。垂直鄰近定位N2區域(113)和P2區域(112)以形成正?負(PN)結。N1區域(114)、N2區域(113)、P1區域(111)以及P2區域(112)定位為垂直的PN結并且用于，當施加電壓降穿過N1區域(114)、N2區域(113)、P1區域(111)以及P2區域(112)時，完全地耗盡P2區域(112)的正離子并且完全地耗盡N2區域(113)的負離子。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2015年04月07日提交的申請號為14/680,823并且名稱為“垂直PN硅調制器”的美國非臨時專利申請的優先權，其全部內容在此通過引用如同復制一樣并入本文。

關于聯邦資助的研究或開發的聲明

不適用。

參考縮微膠片附錄

不適用。

背景技術

硅光子器件是采用硅作為用于在光學和/或電光學系統中傳輸光波的光學介質的部件。硅調制器被用來選擇性改變這些光波的相位以生成光學信號。例如，通過在波導上選擇性生成電壓降，可以選擇性改變波導的折射率。可以利用折射率的選擇性改變來改變光線的相位(例如，增加和/或降低載波的速度)以將信號調制到波上。硅調制器與多個設計約束條件相關聯。例如，可以采用摻雜來生成調制器。重摻雜可以導致調制器上的電阻的降低，從而可以導致更高的調制效率。例如，重摻雜可以允許調制器功率高效，開關狀態快速，并且在小的區域中實施。重摻雜也可以導致光學損耗，光學損耗導致較低功率(例如，調光器)光學信號，從而降低了調制器用來生成有用光學信號的能力。根據這些約束，使用特定的摻雜方案來獲得特定的結果。

發明內容

在一個實施例中，本公開包括一種光調制器，其包括硅波導，硅波導包括波導芯，包括第一正摻雜(P1)區域，第一正摻雜(P1)區域垂直地鄰近于第二正摻雜(P2)區域，使得P2區域比P1區域更重的正摻雜，以及第一負摻雜(N1)區域垂直地鄰近于第二負摻雜(N2)區域，使得N2區域比N1區域更重的負摻雜，其中，垂直鄰近定位的N2區域和P2區域形成正-負(PN)結，至少一個陰極，以及至少一個陽極，陽極經由PN結選擇性地電連接至波導芯的陰極，使得在陰極和陽極之間施加的電壓降通過改變波導芯的折射率來調制通過PN結的光學載流子。其中，P2區域小于P1區域并且N2區域小于P2區域，使得對于折射率的變化，P2和N2區域具有比P1和N1區域更大的影響，并且使得對于光學載流子的光學損耗，P1和N1區域具有比P2和N2區域更小的影響。

在另一個實施例中，本公開包括硅波導，包括波導芯，波導芯包括P1區域，P1區域垂直地鄰近于P2區域，使得P2區域比P1區域更重的正摻雜；以及N1區域，N1區域垂直地鄰近于N2區域，使得N2區域比N1區域更重的負摻雜，其中，垂直地鄰近定位N2區域和P2區域形成PN結，其中，N1區域、N2區域、P1區域以及P2區域定位為垂直的PN結并且用于當在對N1區域、N2區域、P1區域以及P2區域施加電壓降時，完全地耗盡P2區域的正離子并且完全地耗盡N2區域的負離子。

在另一個實施例中，本公開包括一種光調制器，其制備工藝包括：表面摻雜硅晶圓的N1區域以生成垂直鄰近的N2區域，使得N2區域比N1區域更重的負摻雜；以及通過原位摻雜生長來生長P1區域和在N2區域上垂直鄰近的P2區域，使得P2區域比P1區域更重的正摻雜并且使得P2區域和N2區域形成垂直PN結的耗盡區。

結合附圖和權利要求，將從下面的詳細描述中更清楚地理解這些以及其他特征。

附圖說明