[发明专利]光波导器件及其制备方法

说明书

本发明实施例提供了一种光波导器件及其制备方法，该光波导器件包括：衬底，依次设置于衬底上的脊型波导、光栅，其中，脊型波导包括沿第一方向排列的第一平板部、第二平板部，以及设置于第一平板部和第二平板部之间并与第一平板部和第二平板部连接的凸条；凸条在第二方向上高于第一平板部和第二平板部，第二方向垂直于第一方向；光栅设置于凸条背对衬底的一侧，和/或，光栅设置于第一平板部和第二平板部中至少一个平板部上邻接凸条。本发明实施例通过在脊型波导上形成光栅，使得脊型波导呈现光栅波导特性，通过光栅对光载波引起的慢光效应，提高调制效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种光波导器件及其制备方法。

背景技术

光波导器件，比如电光调制器，是光互联、光通讯中的核心器件之一，用于将电信号转变为光信号。光电调制器可以与激光器、探测器和其他波分复用器件构成一个完整的功能性传输模块，广泛适用于数据中心、骨干网。

硅基电光调制器已经在多种硅基、混合硅基，例如绝缘衬底上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)上实现。硅基电光调制器采用等离子色散效应的调制机理，即外加电压改变波导中载流子浓度，从而引起波导有效折射率的变化，实现相位的调制。其中，载流子耗尽型硅基电光调制器是使用较多的调制器，可实现高速调制，但调制效率较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种光波导器件及其制备方法，能够提高光波导器件的调制效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种光波导器件，光波导器件包括：衬底，依次设置于衬底上的脊型波导以及光栅，其中，

脊型波导包括沿第一方向排列的第一平板部、第二平板部，以及设置于第一平板部和第二平板部之间并与第一平板部和第二平板部连接的凸条；凸条在第二方向上高于第一平板部和第二平板部；第二方向垂直于第一方向；

脊形波导包括：跨凸条和第一平板部且具有P型导电性的第一掺杂区；以及跨凸条和第二平板部且具有N型导电性的第二掺杂区；第一掺杂区与第二掺杂区邻接形成的PN结；

光栅设置于凸条背对衬底的一侧。

本发明实施例中，通过在脊型波导的凸条上形成光栅，使得脊型波导呈现光栅波导特性，通过光栅对光载波引起的慢光效应，提高调制效率。

而且，为精确地实现光栅对特定波长光载波的慢光效应，在制备光栅时需要对光栅周期、占空比、高度等进行设计。在光栅的制备工艺角度，在凸条上方形成光栅的在工艺实现上比在第一平板部和/或第二平板部上邻接凸条的位置更容易实现，可更好地控制光栅的结构。

在一种可能的实现方式中，光栅包括沿第三方向周期性间隔设置的光栅子结构；第三方向分别垂直于第一方向、第二方向。

本发明实施例中，通过设计光栅子结构的周期、占空比可以实现光栅对特定波长光载波的慢光效应。

在又一种可能的实现方式中，光栅的折射率不大于凸条的折射率，进而减少光栅对脊型波导中光载波的吸收。

在又一种可能的实现方式中，光栅沿第一方向的宽度与凸条沿第一方向的宽度相同。

在又一种可能的实现方式中，光栅的材质为绝缘材料，减少光栅对光波导中载流子分布的影响。

可选地，绝缘层材料可以是氮化硅、氮氧化硅、氮化锗、氮氧化锗等中的至少一种。

在又一种可能的实现方式中，光栅的沿第二方向的高度为50nm-500nm。

在又一种可能的实现方式中，PN结的界面垂直于第一方向；凸条中第一掺杂区沿第一方向的宽度等于凸条中第二掺杂区的沿第一方向的宽度。

在又一种可能的实现方式中，光波导器件还包括设置于衬底与脊型波导之间的下包层。