一种波状pin电光调制器结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电子器件技术领域，具体涉及一种波状PIN电光调制器结构。
【背景技术】
[0002]PIN电光调制器是一种利用等离子色散效应方式来改变PIN结构中本征调制区折射率的硅基电光调制器。
[0003]近年来，随着光电子工艺的进步，硅基调制器已进入了微纳尺寸，硅基电光调制器能够传输单模光波，具有速度高、损耗低及尺寸小的优点，并且与集成电路制作工艺相兼容，如今已经成为了硅基光电子器件的核心。
[0004]等离子色散效应是通过改变光波导中的自由载流子浓度，从而引起折射率和吸收系数的改变，硅基材料的等离子色散效应十分显著，能够实现高速的光波导调制，是目前硅基电光调制器的主要工作基础。
[0005]常规的硅基电光调制器结构主要有三种:PIN结构、PN结构和MOS电容结构。其中，PIN 二极管在较小的正向偏压下，就可以产生大量的注入载流子，而且本征区的载流子分布比较均勾，因此调制区的电荷变化总量很大，使得这种结构的电光调制器有很高的调制效率。除此之外，PIN结构还具有结构简单、调制速度快及易于工艺实现的特点，如今PIN结构已被广泛应用于半导体电光调制器的设计中，但是由于PIN结构对折射率的变化非常敏感，当器件进行电光调制时，由于电流的注入会使器件发热，而热光效应对折射率的改变正好和等离子色散效应相反，抑制了电光调制。若器件设计不合理，等离子色散效应甚至会淹没在热光效应里，因此如何抑制热光效应的同时增强等离子色散效应，是PIN电光调制器需要解决的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种波状PIN电光调制器结构，不仅有效降低PIN电光调制器的发热，抑制热光效应对PIN电光调制器的影响，还能高载流子注入，增强等离子色散效应。
[0007]本发明所采用的技术方案是，一种波状PIN电光调制器结构，包括有N-Sub型衬底，N-Sub型衬底的上部设置有S12埋层，S12埋层上部的两侧各设置分别设置有波状P+阱区、波状N+阱区，3丨02埋层上部的波状P+阱区、波状N+阱区之间设置有本征N型调制区，波状P+阱区的上部配设有第一电极，波状N+阱区的上部配设有第二电极，第一电极、本征N型调制区及第二电极的上部覆盖有3102覆盖层。
[0008]本发明的特点还在于，
[0009]波状P+阱区的掺杂浓度为I X 119Cm 3?5 X 10 19cm 3，掺杂剂为B离子；波状P+阱区的高度为0.05 μπι，宽度为0.5 μπι?0.8 μm，波状区间距为0.1 μπι?0.3 μπι。
[0010]波状N+阱区的掺杂浓度为I X 119Cm 3?5 X 10 19cm 3，掺杂剂为P离子；波状N+阱区的高度为0.05 μπι，宽度为0.5 μπι?0.8 μm，波状区间距为0.1 μπι?0.3 μπι。
[0011]本征N型调制区的掺杂浓度为IX 115Cm 3，掺杂剂为P离子，本征N型调制区的中心高度为0.22 μm，两侧高度为0.05 μm，上部宽度为0.5 μπι?0.6 μm，下部宽度为
1.1 μ m ~ 1.6 μ mD
[0012]3;102覆盖层的高度为I μπι?2 μπι，宽度为2.1 μπι?2.6 μπι。
[0013]Si0#||层的高度为 I μπι ?2 μπι，宽度为 2.1 μπι ?2.6 μπι。
[0014]N-Sub型衬底的掺杂浓度为I X 114Cm 3?I X 10 15cm 3，掺杂剂为P离子；N_Sub型衬底的高度为100 μ m?300 μ m，宽度为2.1 μ m?2.6 μ m。
[0015]本发明的有益效果在于:
[0016](I)本发明的波状PIN电光调制器结构是在常规PIN电光调制器结构的基础上，将重掺杂的P+阱区和N+阱区形状设计成波状结构，增大了结面积，不仅大大降低热能的产生，减小热光效应对电光调制器的影响，而且提高了调制区中的载流子注入浓度，更加利于电光调制。
[0017](2)本发明的波状PIN电光调制器结构，在制作过程中只需要改变重掺杂区的光刻版图形状，不需要增加额外的工艺，易于实现，是一种理想的新型电光调制器。
[0018](3)本发明的波状PIN电光调制器结构，不仅有效降低PIN电光调制器的发热，抑制热光效应对PIN电光调制器的影响，还能高载流子注入，增强等离子色散效应。
【附图说明】
[0019]图1是本发明一种波状PIN电光调制器结构的结构示意图；
[0020]图2是常规PIN电光调制器结构的结构示意图；
[0021]图3是常规PIN电光调制器结构与本发明的波状PIN电光调制器结构的温度对比曲线图；
[0022]图4是常规PIN电光调制器结构与本发明的波状PIN电光调制器结构的电子浓度对比曲线图；
[0023]图5是常规PIN电光调制器结构与本发明的波状PIN电光调制器结构的空穴浓度对比曲线图。
[0024]图中，1.波状P+阱区，2.本征N型调制区，3.波状N+阱区，4.第一电极，5.第二电极，6.3丨02覆盖层，7.S12埋层，8.N-Sub型衬底，9.P+阱区，10.N+阱区。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0026]本发明一种波状PIN电光调制器结构，其结构如图1所示，包括有N-Sub型衬底8，N-Sub型衬底8的上部设置有S12埋层7，S1 2埋层7上部的两侧各设置分别设置有波状P+阱区1、波状N+阱区3，S12埋层7上部的波状P+阱区1、波状N+阱区3之间设置有本征N型调制区2，波状P+阱区I的上部配设有第一电极4，波状N+阱区3的上部配设有第二电极5，第一电极4、本征N型调制区2及第二电极5的上部覆盖有S12覆盖层6。
[0027]本发明一种波状PIN电光调制器结构主要由硅材料构成。
[0028]在本发明一种波状PIN电光调制器结构中:
[0029]波状P+阱区I的掺杂浓度为I X 119Cm 3?5 X 10 19Ciii3，掺杂剂为B离子，波状P+讲区I的高度为0.05 μ??，宽度为0.5 μ???0.8 μm，波状区间距为0.1 μπι?0.3 μπι。
[0030]波状N+阱区3的掺杂浓度为I X 119Cm 3?5 X 10 19cm 3，掺杂剂为P离子，波状N+讲区3的高度为0.05 μπι，宽度为0.5 μπι?0.8 μm，波状区间距为0.1 μπι?0.3 μπι。
[0031]本征N型调制区2的掺杂浓度为I X 115Cm 3，掺杂剂为P离子，本征N型调制区2的中心高度为0.22 μπι，两侧高度为0.05 μπι，上部宽度为0.5 μπι?0.6 μπι，下部宽度为
1.1 μ m ~ 1.6 μ mD
[0032]S12覆盖层6的高度为I μ m?2 μ m，宽度为2.1 μ m?2.6 μ m。
[0033]3;102埋层7的高度为I μ m?2 μ m，宽度为2.1 μ m?2.6 μ m。
[0034]N-Sub型衬底8的掺杂浓度为I X 114Cm 3?I X 10 15cm 3，掺杂剂为P离子，N-Sub型衬底8的高度为100 μ m?300 μ m，宽度为2.1 μ m?2.6 μ m。
[0035]对于常规PIN电光调制器结构结构而言，其主要采用硅材料构成；常规PIN调制器结构如图2所示，采用N-Sub型衬底8，在N-Sub型衬底8的上方设置有S12埋层7，S1 2埋层7上方分别设置有本征N型硅调制区2，P+阱区9、N+阱区10，P+阱区9和N+阱区10分别位于本征N型硅调制区2的两侧，P+阱区9上配设有第一电极4、N+阱区10上配设有第二电极5，第一电极4、第二电极5及本征N型硅调制区2的上方覆盖有S12覆盖层6。
[0036]本发明的波状PIN电光调制器结构与常规PIN调制器结