[发明专利]硅基光调制器

说明书

本发明提供一种硅基光调制器，至少包括：脊型波导，所述脊型波导包括平板部和位于所述平板部中间的凸条，所述凸条高于所述平板部；所述脊型波导中形成有第一轻掺杂区和第二轻掺杂区，所述第一轻掺杂区形成于所述凸条中间，且沿所述凸条的延伸方向延伸；所述第二轻掺杂区形成于所述第一轻掺杂区两侧的凸条中和与所述凸条两侧相连的平板部中；所述第一轻掺杂区和所述第二轻掺杂区的掺杂类型相反。在本发明的技术方案中，在脊型波导的凸条内由第一轻掺杂区和第二轻掺杂区形成两个背对背的PN结，在硅基光调制器工作时可以形成两个耗尽区，弥补解决离子注入对准误差的问题，并且提高了硅基光调制器的调制效率。

技术领域

本发明涉及一种半导体技术领域，特别是涉及一种硅基光调制器。

背景技术

硅基光调制器是片上光逻辑、光互联和光处理器的核心器件之一，用于将射频电信号转化为高速光信号。它可以与激光器、探测器和其他波分复用器件构成一个完整的功能性网络。近年来，通过大量的技术手段，硅基调制器已经在多种硅基、混合硅基、兼容硅基材料上面实现，包括绝缘体上硅(SOI)材料、SOI与三五族化合物混合材料、应变硅材料等。其中，由于在SOI材料上制作的基于等离子体色散效应的硅基调制器其制造工艺与现有电子工业中使用的CMOS工艺可完全兼容，为低成本，大批量的生产提供了可能性，受到业界的广泛关注。

基于等离子体色散效应的硅基调制器分为三种，分别利用了经过离子注入后的SOI脊型波导中载流子的积聚、注入和耗尽效应。在这三种之中，工作于反偏电压下的耗尽型调制器被公认为是能够提供最快调制速率的解决方案之一。所述耗尽型调制器的工作原理为：在SOI脊型波导中形成PN结，所述PN结被施加反偏电压后，载流子会向两边移动，在PN结交界面上面形成一个耗尽区。由于硅材料的折射率与载流子浓度有关，所以在上述过程中，脊型波导的折射率会发生变化。如果将这样的SOI脊型波导做成马赫曾德尔干涉仪或者微环谐振器，由于折射率的变化会导致光谱发生变化，故若在所述PN结两端施加一个高速变化的电信号，那么光谱也会随电信号的变化而快速变化，尤其是在工作波长处的光功率也发生了快速变化，实际上就发生了电信号到光信号的转变，完成了调制。

其中，由于相同浓度的电子和空穴对折射率的改变不一致，以及在脊型波导中模场的分布不均匀，导致PN结分界面的位置很重要，这影响到在一定电压情况下，光谱能否发生较多的位移(即有着较高的调制效率)。但是传统的PN结结构对离子注入的对准十分严格，几十个纳米的偏差就会引起硅基调制器性能的极大劣化。因此在脊型波导上设计一种工艺容差大，同时能够极大地改变模场折射率的PN结结构是当前开发的重点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硅基光调制器，用于解决现有技术中硅基光调制器的脊型波导上PN结对工艺容差较小的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硅基光调制器，所述硅基调制器至少包括：

脊型波导，所述脊型波导包括平板部和位于所述平板部中间的凸条，所述凸条高于所述平板部；

所述脊型波导中形成有第一轻掺杂区和第二轻掺杂区，所述第一轻掺杂区形成于所述凸条中间，且沿所述凸条的延伸方向延伸；所述第二轻掺杂区形成于所述第一轻掺杂区两侧的凸条中和与所述凸条两侧相连的平板部中；

所述第一轻掺杂区和所述第二轻掺杂区的掺杂类型相反。

优选地，所述第一轻掺杂区的宽度为100nm～250nm。

优选地，所述第一轻掺杂区和所述第二轻掺杂区以与所述凸条的延伸方向平行的所述凸条的中线成轴对称。

优选地，所述脊型波导中，所述平板区的高度为50nm～200nm，所述凸条的高度为220nm～340nm，所述凸条的宽度为300nm～700nm。

优选地，所述平板部中还包括第一重掺杂区、第二重掺杂区和第三轻掺杂区；