用于膜调制器设备的设计和制造方法与流程

本发明涉及用于电光电路中的基于半导体的rf信号调制器。

背景技术：

1、人们普遍预计，由于数据消费应用数量的增加和5g移动网络的升级，未来几年数据流量将继续增长。为了支持骨干光网络中不断增长的流量，高速、低成本、低功耗的光器件对于支持100g gbaud以上的波特率至关重要。

2、在现有的调制器中采取了一些不同的方法。然而，每个现有调制器都需要在带宽、相电压(vπ)、损耗和温度灵敏度的组合之间进行权衡。

3、希望开发一种高速混合集成调制器。

技术实现思路

1、根据第一方面，提供了一种用于根据接收到的电信号调制来自光源的光的调制器，其中，所述调制器配置有膜结构，并包括：在所述膜结构内的区域中掺杂以形成半导体结的多个半导体层；设置在所述半导体结和基底衬底之间的介电材料层。所述介电材料可以是苯并环丁烯(benzocyclobutene，bcb)基聚合物。膜结构优化了光学约束并提高了调制器的效率，特别是通过在结和基底之间提供介电材料层。高效调制可以通过包括将结的有源区域完全嵌入波导的介电材料内的横截面设计来实现。温度不敏感操作可以通过仔细选择半导体活性材料来实现。

2、所述半导体结的所述半导体层以平面配置设置，并包括p型半导体层、未掺杂半导体层和第一n型半导体层。所述平面配置有助于更易于高效制造所述半导体结。

3、所述半导体层可以包括选自所述元素周期表的iii族至v族的材料。一个或多个半导体层可以包括ingaasp。使用iii-v材料使所述调制器能够实现更高的电光效率。

4、所述调制器可以包括设置在所述半导体结的所述p型半导体层和所述调制器的电极之间的第二n型半导体层。所述结结构中的附加n层可以提供降低的串联电阻和更高的电光带宽。

5、所述半导体层可以形成n-pin结，使得所述调制器是n-pin平面结相位调制器。所述半导体层可以形成nip-n结，使得所述调制器是nip-n平面结相位调制器。

6、所述半导体结的所述第二n型半导体层和所述p型半导体层可以互补地设置，使得所述两层与所述阳极直接接触。例如，所述第二n型半导体层可以与所述阳极直接接触，并可以从所述调制器的外边缘向后倾斜，使得所述阳极与所述第二n型半导体层的相应边缘重叠，并另外与设置在所述第二n型半导体层的相对侧上的所述p型半导体层直接接触。例如，所述p型半导体层可以被成形为包裹在所述第二n型半导体层的边缘周围，使得所述p型半导体层和所述第二n型半导体层都与所述调制器的所述阳极直接接触。所述阳极与所述p型层的直接接触允许光生电流泄漏到所述阳极，并提高所述电光效率。

7、所述调制器在所述半导体结的所述第一n型半导体层的相邻部分可以具有连接到其上的阴极。

8、所述调制器可以包括形成两个半导体结的半导体层的两个平面配置，每个半导体结具有相应的阳极；共用的第三n型半导体层，与具有中心设置的阴极的每个半导体结的所述第一n型半导体层接触。所述调制器的一个或多个波导的尺寸可以由所述一个或多个半导体结的横截面的尺寸限定。通过以这种方式定位形成两个光波导的半导体层的两个膜结构，可以产生马赫曾德尔干涉仪的两个分支。

9、所述未掺杂半导体层可以包括多量子阱层。

10、根据第二方面，提供了一种包括根据权利要求1至14中任一项所述的一个或多个调制器。

11、根据第三方面，提供了一种制造权利要求1至14中任一项所述调制器的方法，其中，所述方法包括：在叠层中生长多个掺杂半导体层，其中，所述叠层形成包括p型半导体层、未掺杂半导体层和第一n型半导体层的半导体层的结构；蚀刻所述叠层以限定包括掺杂半导体层结构的膜结构内的区域；将所述叠层键合到基底衬底上的介电材料层上，使得所述介电材料层设置在包括掺杂半导体层结构的膜结构内的区域和所述基底衬底之间；通过额外的蚀刻，在包括所述掺杂半导体层结构的所述膜结构内形成半导体结。所述形成半导体结可以包括产生光波导，其中，所述半导体结充当所述波导的光芯。通过调制器设计的结构部件及其相应的配置，能够以高成功概率的高效方式生产如上所述的优化调制器的制造方法。

技术特征：

1.一种用于根据接收到的电信号调制来自光源的光的调制器，其特征在于，所述调制器配置有膜结构，所述调制器包括：

2.根据权利要求1所述的调制器，其特征在于，所述半导体结的所述半导体层以平面配置设置，并包括p型半导体层(104)、未掺杂半导体层(106)和第一n型半导体层(108)。

3.根据权利要求1或2所述的调制器，其特征在于，所述半导体层包括选自元素周期表的iii族至v族的材料。

4.根据上述权利要求中任一项所述的调制器，其特征在于，所述调制器包括设置在所述半导体结的p型半导体层和所述调制器的电极之间的第二n型半导体层(202)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的调制器，其特征在于，所述半导体层形成n-pin结，使得所述调制器是n-pin平面结相位调制器。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的调制器，其特征在于，所述半导体层形成nip-n结，使得所述调制器是nip-n平面结相位调制器。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的调制器，其特征在于，所述半导体结的所述第二n型半导体层和所述p型半导体层互补地设置，使得所述两层与阳极(110)直接接触。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的调制器，其特征在于，所述第二n型半导体层与所述阳极直接接触，并从所述调制器的外边缘向后倾斜，使得所述阳极与所述第二n型半导体层的相应边缘重叠，并另外与设置在所述第二n型半导体层的相对侧上的所述p型半导体层直接接触。

9.根据权利要求4至7中任一项所述的调制器，其特征在于，所述p型半导体层被成形为包裹在所述第二n型半导体层的边缘周围，使得所述p型半导体层和所述第二n型半导体层都与所述调制器的所述阳极直接接触。

10.根据上述权利要求中任一项所述的调制器，其特征在于，所述调制器在所述半导体结的所述第一n型半导体层的相邻部分具有连接到其上的阴极(112)。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的调制器，其特征在于，所述调制器包括：

12.根据上述权利要求中任一项所述的调制器，其特征在于，所述调制器的一个或多个波导的尺寸由所述一个或多个半导体结的横截面的高度(118)和宽度(120)限定。

13.根据上述权利要求中任一项所述的调制器，其特征在于，所述半导体层中的一个或多个包括ingaasp。

14.根据上述权利要求中任一项所述的调制器，其特征在于，所述介电材料是苯并环丁烯(benzocyclobutene，bcb)基聚合物。

15.根据上述权利要求中任一项所述的调制器，其特征在于，所述未掺杂半导体层包括多量子阱层。

16.一种设备，其特征在于，包括根据权利要求1至15中任一项所述的一个或多个调制器。

17.一种制造根据权利要求1至15中任一项所述的调制器的方法，其特征在于，所述方法包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述形成半导体结包括产生光波导，其中，所述半导体结用作光芯。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

20.根据权利要求17至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述基底衬底为晶圆，所述键合为晶圆间键合或裸片到晶圆键合。

技术总结
一种调制器，用于根据接收到的电信号调制来自光源的光。所述调制器配置有膜结构，且包括在所述膜结构内的区域中掺杂以形成半导体结的多个半导体层。介电材料层设置在所述调制器的所述半导体结和基底衬底之间。

技术研发人员：罗伯托·隆戈内,佩德罗·达马斯,马科•兰波尼,托马斯·柯林斯
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12