一種提高矽基電光調諧器件的效率和帶寬的摻雜結構的製作方法

2023-06-19 17:49:46

一種提高矽基電光調諧器件的效率和帶寬的摻雜結構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高矽基電光調諧器件的效率和帶寬的摻雜結構，包括：P+型摻雜區域設置在一側外脊區靠邊緣部分，並與其上方金屬進行歐姆接觸；P型摻雜區域設置在與P+型摻雜區域相接的外脊區，並延至內脊區上；N+型摻雜區域設置另一側外脊區靠邊緣部分，並與其上方金屬進行歐姆接觸；N型摻雜區域設置在與N+型摻雜區域相接的外脊區，並延至內脊區上與P型摻雜區域插指互補；準I型摻雜區域設置在P型摻雜區域和N型摻雜區域間，與P型摻雜區域和N型摻雜區域形成準PIN結，本發明在矽基電光調諧器件的調製器速率、效率和插損方面得到了綜合提升，同時降低了成本和離子注入工藝中對掩膜對準精度的要求，有利於器件的大規模製造。
【專利說明】-種提高矽基電光調諧器件的效率和帶寬的摻雜結構

【技術領域】
[0001] 本發明涉及光通信領域的矽基電光調製器，具體涉及一種提高矽基電光調諧器件 的效率和帶寬的摻雜結構。

【背景技術】
[0002] 在光通信系統中，可調諧娃基光波導是光關鍵部件，可以用在光調製器、光開關、 路由器、可調光衰減器以及波長可調諧濾波器和雷射器等有源光核心器件中。其中，可調諧 娃基光波導的1?速光調製功能通常基於1?速娃基電光效應。
[0003] 純淨非應變的矽單晶是一種中心反演對稱的晶體，所以該矽單晶不存在線性 電光效應（Pockels效應），而矽的二階電光效應（Kerr效應）和弗朗茲-凱爾迪什 (Franz-Keldish)效應也極其微弱；即使施加10 5V/cm的電場，產生的折射率改變仍小於 1(Γ5,利用Kerr效應和Franz - Keldysh效應來實現電光調製並不現實。
[0004] 在矽材料中，最有效的電光效應就是等離子體色散效應，目前，商用化的矽基電 光調製器主要通過等離子體色散效應實現。1987年，Soref等人利用克拉莫-克若尼 (Kramers-Kronig)關係得出了單晶娃中等離子體色散效應的近似表達式，對於1. 31 μ m波 長的光信號，等離子體色散效應表達式為：

【權利要求】
1. 一種提高娃基電光調諧器件的效率和帶寬的摻雜結構，所述摻雜結構集成在一個有 源矽基脊型光波導上，其外脊區高度低於內脊區高度，其特徵在於，所述摻雜結構包括： P+型摻雜區域，設置在一側外脊區靠邊緣部分，並與其上方金屬進行歐姆接觸； P型摻雜區域，設置在與P+型摻雜區域相接的外脊區，並延至內脊區上； N+型摻雜區域，設置另一側外脊區靠邊緣部分，並與其上方金屬進行歐姆接觸； N型摻雜區域，設置在與N+型摻雜區域相接的外脊區，並延至內脊區上，在內脊區與P 型慘雜區域插指互補； 準I型摻雜區域，設置在P型摻雜區域和N型摻雜區域之間，與P型摻雜區域和N型摻 雜區域形成準PIN結。
2. 如權利要求1所述的摻雜結構，其特徵在於，所述有源矽基脊型光波導的內脊區高 度在300nm?600nm之間。
3. 如權利要求1所述的摻雜結構，其特徵在於， 所述P+型摻雜區域和N+型摻雜區域的摻雜濃度為1019?1021cm_3 ; 所述P型摻雜區域和N型摻雜區域的摻雜濃度為5 X 1016cm_3?5 X 1018cm_3 ; 所述準I型摻雜區的摻雜濃度低於所述P型摻雜區域和N型摻雜區域的濃度，並在 1X1016 至 5X1017cm_3 之間。
4. 如權利要求1所述的摻雜結構，其特徵在於，所述準I型摻雜區域厚度在30?200nm 之間。
5. 如權利要求1所述的摻雜結構，其特徵在於，所述準I型摻雜區域是摻雜濃度比所 述P型摻雜區域和所述N型摻雜區域低的P型摻雜區域；或者是摻雜濃度比所述P型摻雜 區域和所述N型摻雜區域低的N型摻雜區域；或者是摻雜濃度比所述P型摻雜區域和所述 N型摻雜區域低的PN結。
6. 如權利要求1所述的摻雜結構，其特徵在於，N型摻雜區域在內脊區與P型摻雜區域 插指互補的寬度小於內脊區寬度。
7. 如權利要求6所述的摻雜結構，其特徵在於，所述插指互補的邊界形狀為矩形、梯 形、正弦曲線形、三角型的周期性或者非周期性圖形。
【文檔編號】H01L33/14GK104393133SQ201410745369
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】肖希, 李淼峰, 王磊, 邱英, 楊奇, 餘少華 申請人:武漢郵電科學研究院