[发明专利]光波导掺杂结构、其制作方法及硅基电光调制器

说明书

本发明提供一种硅基电光调制器的光波导掺杂结构，光波导掺杂结构包括：光波导脊及位于光波导脊两侧的第一导电类型平板区及第二导电类型平板区，光波导脊包括与第一导电类型平板区相连的第一导电类型掺杂区及与第二导电类型平板区相连的第二导电类型掺杂区，第一导电类型掺杂区及第二导电类型掺杂区的界面形成PN结，第一导电类型掺杂区为呈多个自第一导电类型平板区朝第二导电类型平板区凸起的掺杂结构，多个掺杂结构呈周期分布。本发明利用新型的光波导掺杂方式，可以提高PN结长度，增大光场与PN结接触面积，使得在一定波导长度下，PN结总长度明显增加，可以有效提高调制器的调制效率，从而缩短调制器尺寸，在硅光集成领域存在诸多潜在的应用。

技术领域

本发明属于硅光集成领域及光通讯领域，特别是涉及一种光波导掺杂结构、其制作方法及相应硅基电光调制器。

背景技术

硅基电光调制器目前常见的是基于载流子色散效应来实现调制功能，其根据光学结构主要可以分为马赫曾德尔干涉型调制器(Mach-Zehnder Interference，MZI)和微环谐振腔型(Micro Ring Resonant,MRR)调制器。MZI型调制器工作原理是当一束光耦合到入射波导中时，通过光分束器将入射光分成两部分，分别进入上下两个调制臂中传输一段距离后，通过光合束器输出，上下两个臂的光场进行叠加。当改变其中一个臂的折射率或者长度时，两臂之间的相位差随之发生变化，经两臂之间相干叠加，输出光场发生变化；而MRR型调制器工作原理为，通过不同的电学结构改变波导的折射率从而可以实现光谱的变化。MRR型调制器虽然具有调制速率高以及尺寸小的优势，但该类型的调制器需要在能量效率和光学带宽之间进行折衷选择，且受工艺误差和环境因素影响较大。而MZI就具有良好的工艺容差与稳定性，因此市场主流的是MZI型电光调制器。但该类型调制器尺寸较大，因此降低MZI型调制器尺寸，提高调制效率是该类调制器发展重点之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种硅基电光调制器的光波导掺杂结构、其制作方法及相应硅基电光调制器，用于解决现有技术中电光调制器的尺寸较大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种硅基电光调制器的光波导掺杂结构，所述光波导掺杂结构包括：光波导脊及位于所述光波导脊两侧的第一导电类型平板区及第二导电类型平板区，所述光波导脊包括与所述第一导电类型平板区相连的第一导电类型掺杂区及与所述第二导电类型平板区相连的第二导电类型掺杂区，所述第一导电类型掺杂区及第二导电类型掺杂区的界面形成PN结，所述第一导电类型掺杂区为呈多个自所述第一导电类型平板区朝所述第二导电类型平板区凸起的掺杂结构，多个所述掺杂结构呈周期分布。

可选地，所述掺杂结构为半圆形掺杂结构。

可选地，所述半圆形掺杂结构的半径与所述光波导脊的宽度相等。

可选地，相邻两所述半圆形掺杂结构被所述第二导电类型掺杂区间隔，以使所述光波导掺杂结构形成叉指结构。

可选地，所述第一导电类型平板区的掺杂浓度大于或等于所述第一导电类型掺杂区的掺杂浓度，所述第二导电类型平板区的掺杂浓度大于或等于所述第二导电类型平板区的掺杂浓度。

可选地，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

可选地，所述光波导脊、第一导电类型平板区及第二导电类型平板区形成于SOI衬底的顶层硅中。

可选地，还包括一二氧化硅上包层，所述二氧化硅上包层覆盖于所述所述光波导脊、第一导电类型平板区及第二导电类型平板区上。