[發明專利]一種硅基吸收型電光調制器及提高調制效率的方法

在審

• 申請號: 201810100488.3
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN110109266A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 李冰;李營營
• 申請（專利權）人: 上海硅通半導體技術有限公司
• 主分類號: G02F1/015
• 分類號: G02F1/015
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 張東梅;林高鋒

本發明的實施例公開了一種硅基吸收型電光調制器。硅基吸收型電光調制器包括硅襯底；形成在硅襯底上的埋氧層；形成在埋氧層上的光波導；所述光波導具有一個或多個輕摻雜區，所述輕摻雜區包括摻雜N型雜質的N型輕摻雜區和摻雜P型雜區的P型輕摻雜區，其中所述N型輕摻雜區與所述P型輕摻雜區重疊。通過在波導區摻入雜質，降低載流子遷移率，從而提高吸收系數。通過在波導區同時摻入N型雜質和P型雜質，并使兩種雜質完全重疊，解決在波導區摻入雜質會提高器件的光學損耗的技術問題，可以在不產生額外的損耗的情況下，降低載流子遷移率，提高吸收系數。

技術領域

本發明涉及集成光電子領域，尤其涉及一種硅基吸收型電光調制器及提高 調制效率的方法。

背景技術

電光調制器能夠對光波進行調制，使其運載各種信息，，是光互連、光計 算和光通訊系統的關鍵器件之一。目前電光調制器主要分為：利用直接電光效 應的LiNbO3調制器、GaAs調制器、聚合物調制器、利用多量子阱電吸收原 理的InP調制器，利用等離子色散效應的硅基電光調制器等。其它類型的電光 調制器或因為與傳統微電子工藝兼容性差，或因為調制效率低、調制帶寬小， 或因為穩定性較低、光損耗較高以及工藝條件復雜等原因制約了其商業應用， 硅基光調制器的優點在于其與CMOS工藝的兼容性，可實現低功耗、高速率、低成本光子器件及其和電子器件的單片高密度集成而得到廣泛關注與應用。

硅基吸收型電光調制器利用硅和二氧化硅高的折射率差(硅折射率3.47， 二氧化硅折射率1.6)將光場限制在微米甚至亞微米尺寸的波導中，通過增加 波導區的載流子濃度提高材料的吸收系數，從而達到光衰減的目的。然而，硅 基吸收型可變光衰減器的功耗通常較大，不利于單片集成。因此，如何提高其 調制效率，降低功耗，一直是硅基吸收型電光調制器研究的重點。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，根據本發明的一個實施例，提供一種硅基吸 收型電光調制器，包括：硅襯底；形成在硅襯底上的埋氧層；形成在埋氧層上 的光波導；所述光波導具有一個或多個輕摻雜區，所述輕摻雜區包括摻雜N型 雜質的N型輕摻雜區和摻雜P型雜區的P型輕摻雜區，其中所述N型輕摻雜 區與所述P型輕摻雜區重疊。

在本發明的一個實施例中，所述電光調制器進一步包括：形成在光波導兩 側的N型重摻雜區和P型重摻雜區。

在本發明的一個實施例中，所述N型雜質選擇磷、砷、銻中的至少一種， 所述P型雜質是硼。

在本發明的一個實施例中，所述輕摻雜區的摻雜濃度在1x10¹⁶ cm^-3-5x10¹⁶cm^-3的范圍內。

在本發明的一個實施例中，所述輕摻雜區的形狀為下列形狀中的至少一 種：任意封閉的曲線、任意封閉的曲線組合、任意封閉的線段組合、任意封閉 的曲線和線段組合。

在本發明的一個實施例中，所述輕摻雜區的形狀為圓形、橢圓形、跑道形、 多邊形、凸形、凹形、梳形、I形和/或S形。

在本發明的一個實施例中，所述多邊形為三角形、四邊形、五邊形、六邊 形、八邊形和/或十二邊形。

在本發明的一個實施例中，所述多個輕摻雜區呈單行、單列、多行、多列 或多行多列排列。

在本發明的一個實施例中，所述多個輕摻雜區的中點在所述光波導的中線 上，或所述多個輕摻雜區以光波導的中線為軸線呈軸對稱。

在本發明的一個實施例中，所述多個輕摻雜區的尺寸不大于波導區的尺 寸。對于分段式結構，輕摻雜區域和非輕摻雜區域所占比例可根據器件光學損 耗的指標要求，結合摻雜濃度，摻雜區域兩種雜質重疊的情況以及摻雜區域和 光場的相對位置靈活設計。