[發(fā)明專利]硅基電光調(diào)制器摻雜結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010573470.2
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN113900279A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐偉杰;曹偉杰;儲濤
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G02F1/017
• 分類號: G02F1/017
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 石茵汀

本發(fā)明公開了一種硅基電光調(diào)制器摻雜結(jié)構(gòu)，涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，包括：第一摻雜區(qū)域、第二摻雜區(qū)域、第三摻雜區(qū)域和第四摻雜區(qū)域；第一摻雜區(qū)域與第二摻雜區(qū)域摻雜類型相同，第二摻雜區(qū)域與第三摻雜區(qū)域摻雜類型相反，第三摻雜區(qū)域與第四摻雜區(qū)域摻雜類型相同；第二摻雜區(qū)域與第三摻雜區(qū)域的接觸面交錯(cuò)形成周期性結(jié)構(gòu)，通過微波信號的幅度調(diào)整周期性結(jié)構(gòu)。由此，提高調(diào)制器的調(diào)制效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別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，大量通信和互連設(shè)備更新?lián)Q代，數(shù)據(jù)流量急劇增長，交換節(jié)點(diǎn)帶寬要求不斷提高，傳統(tǒng)電氣互連設(shè)備已逐漸無法滿足要求，光互聯(lián)技術(shù)逐漸發(fā)展，光電子器件在數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)傳輸、微波信號處理傳輸、光電CPU等領(lǐng)域受到廣泛的研究。

硅光子技術(shù)是基于硅和硅基襯底材料(如SiGe/Si、SOI等)，利用現(xiàn)有CMOS工藝進(jìn)行光器件開發(fā)和集成的新一代技術(shù)，結(jié)合了集成電路技術(shù)的超大規(guī)模、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢，是應(yīng)對摩爾定律失效的顛覆性技術(shù)。將微電子和光電子在硅基平臺上結(jié)合起來，充分發(fā)揮微電子先進(jìn)成熟的工藝技術(shù)，大規(guī)模集成帶來的低廉價(jià)格，以及光子器件與系統(tǒng)所特有的極高帶寬、超快傳輸速率、高抗干擾性等優(yōu)勢，已經(jīng)成為了信息技術(shù)發(fā)展的必然和業(yè)界的普遍共識。

目前硅基收發(fā)機(jī)系統(tǒng)己經(jīng)開始商用，但系統(tǒng)能耗高，對通信、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努力中的重要攻關(guān)對象。硅基電光調(diào)制器的研究近些年取得了很大的進(jìn)展。其利用成熟的CMOS工藝實(shí)現(xiàn)芯片的大規(guī)模制造，從而有效降低了芯片的制造成本。

傳統(tǒng)硅基電光調(diào)制器的摻雜結(jié)構(gòu)主要有兩種：側(cè)向型PN結(jié)和插指型PN結(jié)。插指型的調(diào)制效率高于側(cè)向型，但是由于其是在光傳輸?shù)姆较蛏嫌兄芷谛該诫s變化，光信號的傳輸損耗較大。側(cè)向型結(jié)構(gòu)雖然對光信號的傳輸損耗較小，但是調(diào)制效率較低，器件較長，整體光學(xué)損耗也很難滿足要求。

這些反映出目前硅基集成調(diào)制器的調(diào)制效率、光學(xué)損耗、調(diào)制速率不可兼得的困難。調(diào)制效率和光學(xué)損耗都是通信系統(tǒng)中重要的性能指標(biāo)，較高的調(diào)制效率可以減小器件尺寸、降低驅(qū)動電壓；較低的光學(xué)傳輸損耗可以降低整個(gè)通信系統(tǒng)的復(fù)雜程度。同時(shí)實(shí)現(xiàn)高調(diào)制效率、低光學(xué)損耗、高調(diào)制速率的硅基集成調(diào)制器是下一代收發(fā)機(jī)技術(shù)的迫切技術(shù)需求。

現(xiàn)有技術(shù)具有以下缺點(diǎn)：

(1)引入不同濃度的離子摻雜，增加了額外的工藝，且有些工藝同標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝不兼容；

(2)周期性摻雜結(jié)構(gòu)雖然提升了調(diào)制器的調(diào)制效率，但是同時(shí)增加了器件的損耗。

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)問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種硅基電光調(diào)制器摻雜結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)硅基電光調(diào)制器的調(diào)制效率、調(diào)制能耗不可兼得的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種硅基電光調(diào)制器摻雜結(jié)構(gòu)，包括：

第一摻雜區(qū)域、第二摻雜區(qū)域、第三摻雜區(qū)域和第四摻雜區(qū)域；

所述第一摻雜區(qū)域與所述第二摻雜區(qū)域摻雜類型相同，所述第二摻雜區(qū)域與所述第三摻雜區(qū)域摻雜類型相反，所述第三摻雜區(qū)域與所述第四摻雜區(qū)域摻雜類型相同；

所述第二摻雜區(qū)域與所述第三摻雜區(qū)域的接觸面交錯(cuò)形成周期性結(jié)構(gòu)，通過微波信號的幅度調(diào)整所述周期性結(jié)構(gòu)。