硅基電光調制器傾斜pn結摻雜結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體技術領域，尤其涉及一種硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構。
【背景技術】
[0002]隨著通信互聯提速降費的發展趨勢，大量通信和互連設備更新換代，硅基收發機系統已經開始商用，但系統能耗高，對通信、互連的基礎設施的壓力急劇增大。調制器是光通信、光互連系統中收發機的重要組件，它的能耗僅次于激光器，但調制器自身插損也增加了功耗預算，所以是目前降低能耗的努力中的重要攻關對象。
[0003]調制效率和調制能耗都是通信系統中重要的性能指標，調制效率在器件尺寸和驅動電壓方面直接發揮作用，而調制能耗則是消耗電能的量度。下一代收發機希望在調制能耗和調制效率兩方面都能實現性能大幅提升，而經特殊設計的插指結則是較有前景的技術方案，但卻反映出調制效率、調制能耗不可兼得的困難。故而同時實現高調制效率、低調制能耗的調制器是開拓下一代收發機技術的迫切需要。此外，現有的插指結技術方案中，多采用垂直的PN結摻雜結構，例如插指結的延伸方向垂直于波導核心區(如脊型波導中高于平板區的凸條區、側壁光柵波導中高于光柵區的凸條區)的延伸方向，或者PN結的摻雜平面垂直于側向波導(如脊型波導的平板區、側壁光柵波導的光柵區)所在平面，一定程度上限制了 PN結的結面區域，進而導致調制能耗較大。
[0004]綜上，如何改進傳統娃基電光調制器的慘雜結構，以保證調制效率、調制能耗性能均有所提升，成為了目前亟待解決的技術問題之一。
【實用新型內容】
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構，該摻雜結構包括:
[0006]硅基電光調制器調制區波導，所述波導沿第一方向依次包括第一重摻雜區、第二輕摻雜區、第三輕摻雜區以及第四重摻雜區；
[0007]所述第二輕摻雜區與所述第三輕摻雜區形成至少一個縱向傾斜PN結和至少一個橫向傾斜PN結，所述縱向垂直于所述橫向；所述縱向與所述第一方向之間呈第一夾角，所述第一夾角大于0°且小于90°;
[0008]其中，所述第一重摻雜區的摻雜類型與所述第二輕摻雜區的摻雜類型相同；所述第一重摻雜區的摻雜類型與所述第四重摻雜區的摻雜類型相反;所述第三輕摻雜區的摻雜類型與所述第四重摻雜區的摻雜類型相同。
[0009]優選地，所述縱向傾斜PN結的摻雜平面和/或所述橫向傾斜PN結的摻雜平面與第一平面之間呈第二夾角，所述第二夾角大于0°且小于90° ;
[0010]其中，所述第一平面為所述波導中光的傳播方向與所述第一方向確定的平面。
[0011]優選地，所述第二輕摻雜區通過所述第一重摻雜區進行電學連接；
[0012]所述第三輕摻雜區通過所述第四重摻雜區進行電學連接。
[0013]優選地，所述波導為脊型波導，所述第一重摻雜區和第四重摻雜區分別形成于所述凸條區的兩側的平板區或凸條區上，所述第二輕摻雜區和第三輕摻雜區形成于所述凸條區和所述平板區上。
[0014]優選地，所述波導為側壁光柵波導，所述第一重摻雜區和第四重摻雜區分別形成于所述凸條區的兩側的光柵區上，所述第二輕摻雜區和第三輕摻雜區形成于所述凸條區和所述光柵區上。
[0015]優選地，所述第一重摻雜區、第二輕摻雜區、第三輕摻雜區以及第四重摻雜區中每一區域的摻雜形狀是任一內角不小于70°的多邊形。
[0016]優選地，所述第二輕摻雜區與所述第三輕摻雜區形成插指結結構。
[0017]優選地，所述第一重摻雜區和所述第四重摻雜區分別接驅動電路。
[0018]優選地，所述波導的形狀沿著光傳播的方向為彎曲的或非彎曲的。
[0019]優選地，所述波導的核心材料為半導體材料;所述波導的包層材料為非良導體材料。
[0020]本實用新型的娃基電光調制器傾斜PN結慘雜結構，可以在提尚娃基電光調制器的調制效率的同時降低調制能耗，克服了傳統硅基電光調制器的調制效率與調制功耗不可兼得的困難，并可使波導核心區的每一個摻雜區均可直接通過側向波導實現電學連接，保證系統尚速調制性能。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖Ι-a示出了本實用新型一個實施例的硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構的俯視圖；
[0023]圖1-b示出了本實用新型一個實施例的硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構的橫截面示意圖；
[0024]圖2示出了本實用新型另一個實施例的硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構的橫截面示意圖；
[0025]圖3示出了本實用新型另一個實施例的硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構的橫截面示意圖；
[0026]圖4示出了傳統插指結結構的硅基電光調制器摻雜結構示意圖；
[0027]圖5-a至圖5-b示出了本實用新型一個實施例的硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構的優化數據示意圖；
[0028]圖6-a至圖6-b示出了本實用新型一個實施例的硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構的性能不意圖；
[0029]圖7-a至圖7-c示出了本實用新型另一個實施例的三種硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構的波導核心區示意圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0031]圖Ι-a、圖Ι-b分別示出了本實用新型一個實施例的硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構的俯視圖和橫截面示意圖；如圖l_a、圖Ι-b所示，該摻雜結構包括:
[0032]硅基電光調制器調制區波導100，所述波導100沿第一方向依次包括第一重摻雜區110、第二輕摻雜區120、第二輕摻雜區130以及第四重摻雜區140;
[0033]所述第二輕摻雜區120與所述第二輕摻雜區130形成至少縱向傾斜PN結和至少一個橫向傾斜PN結，所述縱向垂直于所述橫向；所述縱向與所述第一方向之間呈第一夾角，所述第一夾角為大于0°且小于90°的銳角；
[0034]其中，所述第一重摻雜區110的摻雜類型與所述第二輕摻雜區120的摻雜類型相同；所述第一重摻雜區110的摻雜類型與所述第四重摻雜區140的摻雜類型相反;所述第二輕摻雜區130的摻雜類型與所述第四重摻雜區140的摻雜類型相同。具體地，可以將所述第一重摻雜區110、第二輕摻雜區120、第三輕摻雜區130以及第四重摻雜區140分別設置為N++、N、P、P++區；或者，可以將所述第一重摻雜區110、第二輕摻雜區120、第三輕摻雜區130以及第四重摻雜區140分別設置P++、P、N、N++區(圖中未示出)。
[0035]本實施例的娃基電光調制器的慘雜結構，可以在提尚娃基電光調制器的調制效率的同時降低調制能耗，克服了傳統硅基電光調制器的調制效率與調制功耗不可兼得的困難，并可使波導核心區的每一個摻雜區均可直接通過側向波導實現電學連接，保證系統高速調制性能。
[0036]可選地，所述第二輕摻雜區120通過所述第一重摻雜區110進行電學連接;所述第二輕摻雜區130通過所述第四重摻雜區140進行電學連接;第一重摻雜區110和第四重摻雜區140分別接驅動電路。
[0037]作為本實施例的優選，所述波導可以選為脊型波導或側壁光柵波導:
[0038]若所述波導為脊型波導，則所述第一重摻雜區110和第四重摻雜區140分別形成于所述凸條區的兩側的平板區或凸條區(參見圖2)上，所述第二輕摻雜區120和第三輕摻雜區130形成于所述凸條區和所述平板區上；
[0039]若所述波導為側壁光柵波導，則所述第一重摻雜區110和第四重摻雜區140分別形成于所述凸條區的兩側的光柵區上，所述第二輕摻雜區120和第三輕摻雜區130形成于所述凸條區和所述光柵區上。
[0040]上述實施例中的波導形貌均采用能夠實現電學連接的光波導，除脊型波導和側壁光柵波導之外，還可以采用在波導周邊利用導電的包層材料實現電學連接的波導結構(此處的導電的包層材料是指在包層的部分區域用導電材料，其他部分仍然用非良導體材料)。
[0041]特別地，如圖Ι-a所示的俯視圖的上下方向以及如圖Ι-b所示的橫截面圖的垂直紙面方向為光的傳播方向。
[0042]兩側的第一重摻雜區域110和第四重摻雜區140分別與第二輕摻雜區120和第三輕摻雜區130相連接，實現低連接電阻的電學連接。輕摻雜的形狀特點是插指之間形成橫向耗盡區，插指的端面形成縱向耗盡區，二者同時存在。
[0043]圖3示出了本實用新型另一個實施例的硅基電光調制器傾斜PN結摻雜結構的橫截面示意圖；如圖3所示，所述縱向傾斜PN結的摻雜平面可與第一平面之間呈第二夾角，所述第二夾角為大于0°且小于90°的銳角;其中，所述第一平面為所述波導中光的傳播方向與所述第一方向確定的平