[发明专利]波导装置和掺杂波导装置的方法

说明书

一种波导装置和掺杂波导装置的方法，所述波导装置包括肋形波导区，所述肋形波导区具有：基底，以及从所述基底延伸的脊状物，其中：所述基底包括在所述脊状物的第一侧处的第一平板区，和在所述脊状物的第二侧处的第二平板区；第一掺杂平板区沿着所述第一平板区延伸；第二掺杂平板区沿着所述第二平板区延伸；第一掺杂侧壁区沿着所述脊状物的第一侧壁并且沿着所述第一平板的一部分延伸，所述第一掺杂侧壁区在第一平板界面处与所述第一掺杂平板区接触；并且第二掺杂侧壁区沿着所述脊状物的第二侧壁并且沿着所述第二平板的一部分延伸，所述第二掺杂侧壁区在第二平板界面处与所述第二掺杂平板区接触；并且其中所述脊状物的所述第一侧壁与所述第一平板界面之间的间隔不多于10μm；并且其中所述脊状物的所述第二侧壁与所述第二平板界面之间的间隔不多于10μm。

技术领域

根据本发明的实施方案的一个或多个方面涉及波导装置，并且更具体来说，涉及包括肋形波导有源区的波导装置，此类有源区充当调制或光电二极管区，所述肋形波导有源区具有在脊状物的第一侧处的第一掺杂平板区和在所述脊状物的第二侧处的第二掺杂平板区；所述掺杂平板区与所述脊状物近距离定位。

背景技术

已经早就知道硅光子器件提供高功能光学芯片的能力。硅光子器件平台支持无源装置和有源装置。然而，例如调制器和光电二极管等有源装置的速度常常达到硅有源装置的能力的极限。因此需要更快的有源装置和消耗更少电力的装置。对提高光子装置的性能的约束条件之一是制造准确度的限制，尤其是掺杂剂的定位和浓度的准确度的限制。

例如电吸收调制器(EAM)和光电检测器等掺杂装置形成硅光子学发展的重要部分，并且一般依赖于光刻制造技术，尤其是关于掺杂区的光刻制造技术。然而，在生产更快的光学装置和部件的竞赛中，需要使用越来越小的尺寸进行制造。这仅在可以提高例如区域掺杂的技术的准确度的情况下可以实现。当达到光刻技术的尺寸限制时，需要提供具有更小尺寸的光学部件的制造方法上的改进。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种波导装置，所述波导装置包括肋形波导区，所述肋形波导区具有：基底，以及从所述基底延伸的脊状物，其中：所述基底包括在所述脊状物的第一侧处的第一平板区，和在所述脊状物的第二侧处的第二平板区；第一掺杂平板区，所述第一掺杂平板区沿着所述第一平板区延伸；第二掺杂平板区，所述第二掺杂平板区沿着所述第二平板区延伸；第一掺杂侧壁区，所述第一掺杂侧壁区沿着所述脊状物的第一侧壁并且沿着所述第一平板的一部分延伸，所述第一掺杂侧壁区在第一平板界面处与所述第一掺杂平板区接触；以及第二掺杂侧壁区，所述第二掺杂侧壁区沿着所述脊状物的第二侧壁并且沿着所述第二平板的一部分延伸，所述第二掺杂侧壁区在第二平板界面处与所述第二掺杂平板区接触；并且其中所述脊状物的第一侧壁与第一平板界面之间的间隔不多于10μm；并且其中所述脊状物的第二侧壁与所述第二平板界面之间的间隔不多于10μm。在一些实施方案中，所述脊状物的第一侧壁与第一平板界面之间的间隔不多于5μm；并且所述脊状物的第二侧壁与第二平板界面之间的间隔不多于5μm。所述肋形波导区可以是肋形波导调制区。肋形波导可以意味着波导装置的光学模式主要受限于脊状物。术语‘肋形’可以与‘脊状物’互换地使用。

以此方式，可以实现接近或小于光刻技术的下限的尺寸。这在例如电吸收波导调制器(EAM)、光电检测器(PD)、电光相位调制器(EOM)和包括MachZehnder干涉仪(MZI)开关的电光开关等有源波导装置中是非常合意的。举例来说，对于EAM，已知装置的性能(尤其是速度)随着所制造的装置的电容和电阻的乘积(C_j.R_j)变小而提高。在可以将侧壁掺杂浓度设计成增加有效的本征区宽度时，会显著减小电容C。因为可以通过具有不同能量的多种植入物来深度掺杂高度掺杂区而不影响结电容，所以减小了串联电阻。因此，与先前的实现方式相比，可以将乘积C_j.R_s显著减小至少一个数量级。