[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，包括平板部和位于所述平板部中间，且高于所述平板部的凸条；所述脊型波导中包括第一轻掺杂区和第二轻掺杂区，第一轻掺杂区包括形成在凸条中间，且沿着所述凸条的延伸方向的纵向第一轻掺杂区和至少一个形成在所述凸条和所述平板部上，且与所述凸条相交的横向第一轻掺杂区；第二轻掺杂区和第一轻掺杂区的掺杂类型相反，且形成于第一轻掺杂区外侧的凸条和平板部中，以与第一轻掺杂区构成横向和纵向的PN结。本发明的技术方案中提供的硅基光调制器利用多个横向第一轻掺杂区与第二轻掺杂区、纵向第一轻掺杂区与第二轻掺杂区形成PN结，可以增加模场中耗尽区的面积，从而提高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结构，那么折射率的变化会导致光谱发生变化。如果在所述PN结两端施加的是一个高速变化的电信号，那么光谱也会快速变化，特别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。

而现有技术中的硅基调制器的光电调制效率仍然不是很高，需要相应的技术来进行改进。

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调制器，用于解决现有技术中提高硅基调制器的光电调制效率的问题。

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，且高于所述平板部的凸条；

所述脊型波导中包括第一轻掺杂区和第二轻掺杂区，所述第一轻掺杂区包括纵向第一轻掺杂区和至少一个横向第一轻掺杂区，所述纵向第一轻掺杂区形成在凸条中间，且沿着所述凸条的延伸方向，所述横向第一轻掺杂区形成在所述凸条和所述平板部上，且与所述凸条相交；所述第二轻掺杂区和所述第一轻掺杂区的掺杂类型相反，且形成于所述第一轻掺杂区外侧的凸条和平板部中，以与所述第一轻掺杂区构成横向和纵向的PN结。优选地，所述纵向第一轻掺杂区的宽度为100nm～250nm。

优选地，所述横向第一轻掺杂区的宽度为300nm～1000nm。

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。