[发明专利]电光调制器

说明书

一种基于金属氧化物半导体电容器MOSCAP的电光调制器。所述调制器包括：输入波导；调制区域，所述调制区域耦合到所述输入波导；以及输出波导，所述输出波导耦合到所述调制区域。所述调制区域包括n‑i‑p‑n结，所述n‑i‑p‑n结包括：第一n掺杂区域，所述第一n掺杂区域通过本征区域与p掺杂区域间隔开；以及第二n掺杂区域，所述第二n掺杂区域通过所述p掺杂区域与所述本征区域间隔开并且在所述本征区域的与所述第一n掺杂区域相对的一侧上。

技术领域

本发明涉及一种电光调制器。

背景技术

基于金属氧化物半导体电容器(MOSCAP)的调制器由于形成电容器区域的介电层薄而通常具有大电容。由于要耗散大量电荷，因此较大的电容使调制器减慢。

调制效率随着更薄的电而提高，然而这是以增加电容为代价的。因此，为了实现高带宽，调制器的串联电阻必须尽可能小。

在已知的MOSCAP调制器的示例中，形成p-i-n结，其中：下掺杂(n或p)区域通过横向延伸的绝缘层与上掺杂(p或n)区域竖直分离；或者，左侧掺杂(n或p)区域通过竖直延伸的绝缘层与右侧掺杂(p或n)区域横向分离。

然而，可用于硅光子应用的半导体的空穴迁移率比硅低一个数量级。这种较低的空穴迁移率导致更高的电阻，因此对于相同的掺杂密度导致更高的光损耗。这意味着MOSCAP装置的p侧限制了整体性能。如果提供n-i-n结，则由于界面处缺乏载流子积累和消耗，因此调制效率较低。

发明内容

在第一方面中，本发明的实施方案提供了一种基于金属氧化物半导体电容器MOSCAP的电光调制器，其包括：

输入波导；

调制区域，所述调制区域耦合到所述输入波导；以及

输出波导，所述输出波导耦合到所述调制区域；

其中所述调制区域包括n-i-p-n结，所述n-i-p-n结包括：

第一n掺杂区域，所述第一n掺杂区域通过本征区域与p掺杂区域间隔开；以及第二n掺杂区域，所述第二n掺杂区域通过所述p掺杂区域与所述本征区域间隔开并且在所述本征区域的与所述第一n掺杂区域相对的一侧上。

保留p区域产生高调制效率，并且第二n掺杂区域降低串联电阻。

MOSCAP调制器可以具有以下任选特征中的任一者或者在以下任选特征兼容的程度下具有以下任选特征的任何组合。

n掺杂区域可以掺杂有以下各项中的任一者：磷、砷、锑、铋和锂。p掺杂区域可以掺杂有以下各项中的任一者：硼、铝、镓和铟。

p掺杂区域可以比第一n掺杂区域或第二n掺杂区域中的任一者或两者薄。p掺杂区域的厚度可以等于本征区域的厚度。通过提供如此尺寸的p掺杂区域，提供了用于载流子调制的高场。较宽的n掺杂区域提供较低的访问电阻。

p掺杂区域可以小于200nm厚。p掺杂区域可以小于100nm厚。

本征区域可以由氧化物形成。

MOSCAP调制器还可以包括连接到第一n掺杂区域的第一电极和连接到第二n掺杂区域的第二电极。

本征区域可以以斜角延伸穿过调制区域。

n-i-p-n结可以是竖直结，其中第一n掺杂区域是最下层，并且第二n掺杂区域是最上层。

n-i-p-n结可以是水平结，其中第一n掺杂区域在调制器的第一横向侧上，并且第二n掺杂区域在调制器的第二横向侧上。

调制器可以具有在30GHz至40GHz范围内的工作带宽。