[发明专利]一种硅光子pin结光衰减结构

说明书

本申请公开了一种硅光子pin结光衰减结构，硅光子pin结光衰减结构基于SOI晶圆制成，SOI晶圆包括：基底层、埋氧层和器件层，其中，在器件层进行刻蚀后至少剩余第一部分，第一部分为硅光传输波导；硅光传输波导的两侧分别形成第一台阶和第二台阶；在第一台阶上形成P区和/或N区，在第二台阶上形成N区和/或P区；P区上形成金属互连柱，N区上形成金属互连柱；在P区中的之一上形成金属互连层；在N区中的之一上形成金属互连层。通过本申请解决了现有技术中的可调光衰减结构所存在的问题，从而提供了一种衰减范围宽、响应快的可调光衰减结构。

技术领域

本申请涉及到光芯片领域，具体而言，涉及一种硅光子pin结光衰减结构。

背景技术

可调光衰减器(VOA，Variable OpticalAttenuation)在光纤通信网络中有着重要的作用，与掺饵光纤放大器(EDFA)组成增益平衡光放大器；与放大自发辐射(ASE)光源组成增益控制器；与可重构光分插复用器(ROADM)组成增益平衡ROADM；图1是根据现有技术中的VOA通道均衡的示意图；如图1所示，与复用/解复用器(MUX/DEMUX)组成增益平衡MUX/DEMUX等。因此，VOA是光纤通信系统不可或缺的关键器件之一。

VOA有分立式和集成式，分立式即采用光纤、透镜、执行器等构成，集成式则是采用半导体制造工艺与其他功能器件在同一衬底材料上制造而成。光纤通信系统正朝着高速、大容量、可重构方向发展，VOA朝着集成化的方向发展。

硅光子技术是基于硅材料，利用现有CMOS工艺进行光子器件开发和集成的新一代技术。硅光子技术的核心就是以光代电，在同一衬底材料上将光子器件与电子器件集成在一起，结合了微电子为代表的集成电路超大规模、超高精度的优势，以及光子技术超高速率、超低功耗的优点。目前广泛应用于数据中心、电信通信、智能传感等领域，是延续摩尔定律的发展方向之一。

硅有很好的载流子色散效应，pin结在外加电场的作用下，载流子浓度发生变化，改变光模场分布的同时对光产生吸收，基于此构成可调光衰减功能。

硅光子芯包层折射率差大以及有效折射率大，而基于熔融石英的标准单模光纤芯层包曾折射率差小以及有效折射率小，两者直接耦合光损耗非常大，目前常用的方法是采用光栅垂直耦合或端面倒锥耦合，光损耗依然较大。对硅光子芯片应用而言，低损耗光耦合是降低光器件功耗的必须。

专利ZL201910413070.2(可调节光衰减器及控制方法)、专利ZL201310216150.1(平面波导型可调光衰减器)、实用新型ZL201821388443.2(一种硅基二氧化硅热光可调光衰减器)、专利ZL201610024461.1(一种PLC型可调光衰减器及其改善温度相关性的方法)、实用新型ZL201520835273.8(一种硅基二氧化硅热光可调光衰减器)等专利均是基于MZI的热光可调原理实现光的衰减，该结构虽然简单、成本低，但响应慢；且由于材料各异且热膨胀系数不同，会产生应力，进而导致偏振相关损耗。

专利201510506308.8(基于平面波导的石墨烯相位型光调制器)提出了一种基于平面波导的石墨烯相位型光调制器，该结构也可应用与光衰减，但石墨烯层难以批量高质量制造，且成本较高。

发明内容

本申请实施例提供了一种硅光子pin结光衰减结构，以至少解决现有技术中的可调光衰减结构所存在的问题。