一种提高硅基电光调谐器件的效率和带宽的掺杂结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高硅基电光调谐器件的效率和带宽的掺杂结构，包括：P+型掺杂区域设置在一侧外脊区靠边缘部分，并与其上方金属进行欧姆接触；P型掺杂区域设置在与P+型掺杂区域相接的外脊区，并延至内脊区上；N+型掺杂区域设置另一侧外脊区靠边缘部分，并与其上方金属进行欧姆接触；N型掺杂区域设置在与N+型掺杂区域相接的外脊区，并延至内脊区上与P型掺杂区域插指互补；准I型掺杂区域设置在P型掺杂区域和N型掺杂区域间，与P型掺杂区域和N型掺杂区域形成准PIN结，本发明在硅基电光调谐器件的调制器速率、效率和插损方面得到了综合提升，同时降低了成本和离子注入工艺中对掩膜对准精度的要求，有利于器件的大规模制造。
【专利说明】-种提高硅基电光调谐器件的效率和带宽的掺杂结构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信领域的硅基电光调制器，具体涉及一种提高硅基电光调谐器件 的效率和带宽的掺杂结构。
【背景技术】
[0002] 在光通信系统中，可调谐娃基光波导是光关键部件，可以用在光调制器、光开关、 路由器、可调光衰减器以及波长可调谐滤波器和激光器等有源光核心器件中。其中，可调谐 娃基光波导的1?速光调制功能通常基于1?速娃基电光效应。
[0003] 纯净非应变的硅单晶是一种中心反演对称的晶体，所以该硅单晶不存在线性 电光效应（Pockels效应），而硅的二阶电光效应（Kerr效应）和弗朗兹-凯尔迪什 (Franz-Keldish)效应也极其微弱；即使施加10 5V/cm的电场，产生的折射率改变仍小于 1(Γ5,利用Kerr效应和Franz - Keldysh效应来实现电光调制并不现实。
[0004] 在硅材料中，最有效的电光效应就是等离子体色散效应，目前，商用化的硅基电 光调制器主要通过等离子体色散效应实现。1987年，Soref等人利用克拉莫-克若尼 (Kramers-Kronig)关系得出了单晶娃中等离子体色散效应的近似表达式，对于1. 31 μ m波 长的光信号，等离子体色散效应表达式为：
【权利要求】
1. 一种提高娃基电光调谐器件的效率和带宽的掺杂结构，所述掺杂结构集成在一个有 源硅基脊型光波导上，其外脊区高度低于内脊区高度，其特征在于，所述掺杂结构包括： P+型掺杂区域，设置在一侧外脊区靠边缘部分，并与其上方金属进行欧姆接触； P型掺杂区域，设置在与P+型掺杂区域相接的外脊区，并延至内脊区上； N+型掺杂区域，设置另一侧外脊区靠边缘部分，并与其上方金属进行欧姆接触； N型掺杂区域，设置在与N+型掺杂区域相接的外脊区，并延至内脊区上，在内脊区与P 型惨杂区域插指互补； 准I型掺杂区域，设置在P型掺杂区域和N型掺杂区域之间，与P型掺杂区域和N型掺 杂区域形成准PIN结。
2. 如权利要求1所述的掺杂结构，其特征在于，所述有源硅基脊型光波导的内脊区高 度在300nm?600nm之间。
3. 如权利要求1所述的掺杂结构，其特征在于， 所述P+型掺杂区域和N+型掺杂区域的掺杂浓度为1019?1021cm_3 ; 所述P型掺杂区域和N型掺杂区域的掺杂浓度为5 X 1016cm_3?5 X 1018cm_3 ; 所述准I型掺杂区的掺杂浓度低于所述P型掺杂区域和N型掺杂区域的浓度，并在 1X1016 至 5X1017cm_3 之间。
4. 如权利要求1所述的掺杂结构，其特征在于，所述准I型掺杂区域厚度在30?200nm 之间。
5. 如权利要求1所述的掺杂结构，其特征在于，所述准I型掺杂区域是掺杂浓度比所 述P型掺杂区域和所述N型掺杂区域低的P型掺杂区域；或者是掺杂浓度比所述P型掺杂 区域和所述N型掺杂区域低的N型掺杂区域；或者是掺杂浓度比所述P型掺杂区域和所述 N型掺杂区域低的PN结。
6. 如权利要求1所述的掺杂结构，其特征在于，N型掺杂区域在内脊区与P型掺杂区域 插指互补的宽度小于内脊区宽度。
7. 如权利要求6所述的掺杂结构，其特征在于，所述插指互补的边界形状为矩形、梯 形、正弦曲线形、三角型的周期性或者非周期性图形。
【文档编号】H01L33/14GK104393133SQ201410745369
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】肖希, 李淼峰, 王磊, 邱英, 杨奇, 余少华 申请人:武汉邮电科学研究院