[發明專利]波導裝置和摻雜波導裝置的方法

有效

• 申請號: 201780074837.2
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN110291450B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: D.萊羅塞;H.阿貝戴斯爾;A.S.納格拉
• 申請（專利權）人: 洛克利光子有限公司
• 主分類號: G02F1/025
• 分類號: G02F1/025;G02B6/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 俞華梁;陳嵐

一種波導裝置和摻雜波導裝置的方法，所述波導裝置包括肋形波導區，所述肋形波導區具有：基底，以及從所述基底延伸的脊狀物，其中：所述基底包括在所述脊狀物的第一側處的第一平板區，和在所述脊狀物的第二側處的第二平板區；第一摻雜平板區沿著所述第一平板區延伸；第二摻雜平板區沿著所述第二平板區延伸；第一摻雜側壁區沿著所述脊狀物的第一側壁并且沿著所述第一平板的一部分延伸，所述第一摻雜側壁區在第一平板界面處與所述第一摻雜平板區接觸；并且第二摻雜側壁區沿著所述脊狀物的第二側壁并且沿著所述第二平板的一部分延伸，所述第二摻雜側壁區在第二平板界面處與所述第二摻雜平板區接觸；并且其中所述脊狀物的所述第一側壁與所述第一平板界面之間的間隔不多于10μm；并且其中所述脊狀物的所述第二側壁與所述第二平板界面之間的間隔不多于10μm。

技術領域

根據本發明的實施方案的一個或多個方面涉及波導裝置，并且更具體來說，涉及包括肋形波導有源區的波導裝置，此類有源區充當調制或光電二極管區，所述肋形波導有源區具有在脊狀物的第一側處的第一摻雜平板區和在所述脊狀物的第二側處的第二摻雜平板區；所述摻雜平板區與所述脊狀物近距離定位。

背景技術

已經早就知道硅光子器件提供高功能光學芯片的能力。硅光子器件平臺支持無源裝置和有源裝置。然而，例如調制器和光電二極管等有源裝置的速度常常達到硅有源裝置的能力的極限。因此需要更快的有源裝置和消耗更少電力的裝置。對提高光子裝置的性能的約束條件之一是制造準確度的限制，尤其是摻雜劑的定位和濃度的準確度的限制。

例如電吸收調制器(EAM)和光電檢測器等摻雜裝置形成硅光子學發展的重要部分，并且一般依賴于光刻制造技術，尤其是關于摻雜區的光刻制造技術。然而，在生產更快的光學裝置和部件的競賽中，需要使用越來越小的尺寸進行制造。這僅在可以提高例如區域摻雜的技術的準確度的情況下可以實現。當達到光刻技術的尺寸限制時，需要提供具有更小尺寸的光學部件的制造方法上的改進。

發明內容

根據本發明的第一方面，提供一種波導裝置，所述波導裝置包括肋形波導區，所述肋形波導區具有：基底，以及從所述基底延伸的脊狀物，其中：所述基底包括在所述脊狀物的第一側處的第一平板區，和在所述脊狀物的第二側處的第二平板區；第一摻雜平板區，所述第一摻雜平板區沿著所述第一平板區延伸；第二摻雜平板區，所述第二摻雜平板區沿著所述第二平板區延伸；第一摻雜側壁區，所述第一摻雜側壁區沿著所述脊狀物的第一側壁并且沿著所述第一平板的一部分延伸，所述第一摻雜側壁區在第一平板界面處與所述第一摻雜平板區接觸；以及第二摻雜側壁區，所述第二摻雜側壁區沿著所述脊狀物的第二側壁并且沿著所述第二平板的一部分延伸，所述第二摻雜側壁區在第二平板界面處與所述第二摻雜平板區接觸；并且其中所述脊狀物的第一側壁與第一平板界面之間的間隔不多于10μm；并且其中所述脊狀物的第二側壁與所述第二平板界面之間的間隔不多于10μm。在一些實施方案中，所述脊狀物的第一側壁與第一平板界面之間的間隔不多于5μm；并且所述脊狀物的第二側壁與第二平板界面之間的間隔不多于5μm。所述肋形波導區可以是肋形波導調制區。肋形波導可以意味著波導裝置的光學模式主要受限于脊狀物。術語‘肋形’可以與‘脊狀物’互換地使用。

以此方式，可以實現接近或小于光刻技術的下限的尺寸。這在例如電吸收波導調制器(EAM)、光電檢測器(PD)、電光相位調制器(EOM)和包括MachZehnder干涉儀(MZI)開關的電光開關等有源波導裝置中是非常合意的。舉例來說，對于EAM，已知裝置的性能(尤其是速度)隨著所制造的裝置的電容和電阻的乘積(C_j.R_j)變小而提高。在可以將側壁摻雜濃度設計成增加有效的本征區寬度時，會顯著減小電容C。因為可以通過具有不同能量的多種植入物來深度摻雜高度摻雜區而不影響結電容，所以減小了串聯電阻。因此，與先前的實現方式相比，可以將乘積C_j.R_s顯著減小至少一個數量級。