检测器再调制器制造技术

一种包括绝缘体上硅(SOI)波导平台的检测器再调制器，所述SOI波导平台包括：耦合到第一输入波导的检测器；耦合到第二输入波导和输出波导的调制器；以及将所述检测器连接到所述调制器的电路；其中所述检测器、调制器、第二输入波导和输出波导被布置在彼此相同的水平面内；以及其中所述调制器包括调制波导区域，在所述调制波导区域处，半导体结被设置成水平跨过所述波导。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及一种检测器再调制器，确切地说，涉及一种包括绝缘体上硅(SOI)波导平台的检测器再调制器。专利技术背景在光通信和光交换中，已知信号可以从第一通道或波长的第一光信号调换成第二通道或波长的第二光信号。检测器再调制器可以用来将第一光信号转换成第二光信号，并且涉及第一信号的检测，其中第一(已调)信号被转换成电信号，随后由(已调)电信号对第二(未调)波长/通道的光进行调制。尽管在电域中，例如，信号可以有利地经过放大、整形、重新定时和滤波中的一个或多个的处理，以便将待应用的干净信号提供给第二波长/通道。然而，当前在本领域中，为了在高数据速率下以低噪声对电信号进行放大和滤波，电路必须包含在单独的电子芯片中，从而需要封装和安装，进而增加尺寸和成本并且降低功率效率。在US6,680,791中，集成芯片具有放置在一起的光检测器和调制器，从而检测器部分和调制器部分之间的电连接较短并且电阻率低。然而，由于二极管电容和薄膜电阻限制，此结构预测最大只有10Gb/s的数据速度[O·费达纳(O.Fidaner)等人，《光学快报》第14期，第361到368页(2006)]。US6,349,106描述一种可调谐激光器，该可调谐激光器由带有来源于第一光波长的信号的电路驱动。然而，由于它包括III-V族材料光子集成电路，并且涉及使用外延异质结构和垂直p-i-n二极管结构，因此，它的设计不可弯曲，并且因而不足够用于涉及增加切换速度、减少延迟、减少功耗以及需要更低成本和高产可制造性的新应用。具体而言，由于包括构建在半导体芯片上的调制器的半导体装置由在顶部表面上的触点与覆盖芯片的底板或下侧的全部或大部分的触点之间完成的电路驱动，因此，装置的电容无法容易被构建到结构中的设计特征控制，诸如，掺杂区域和金属触点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过根据第一方面提供一种检测器再调制器来解决这些问题，所述检测器再调制器包括绝缘体上硅(SOI)波导平台，所述SOI波导平台包括：耦合到第一输入波导的检测器；耦合到第二输入波导和输出波导的调制器；以及将所述检测器连接到所述调制器的电路；其中所述检测器、调制器、第二输入波导和输出波导被布置在彼此相同的水平面内；以及其中所述调制器包括调制波导区域，在所述调制波导区域处，半导体结被设置成水平跨过所述波导。所述调制区域可以是相位调制区域或振幅调制区域。所述水平面应被理解成与底板表面的平面平行的任何平面。所述半导体结应被理解成对应于具有不同半导体费米能的不同区域之间的任何一个结或任何数量的结，从而形成光电子区域。所述半导体结可以或可以不包括本征区域。所述半导体结是水平的，因为所述结由处于(和/或延伸到)所述波导的一侧的第一掺杂区域和处于(和/或延伸到)所述波导的相对侧的第二掺杂区域形成。因此，所述半导体结的所有掺杂区域沿着由所述检测器、调制器、第二输入和输出波导界定的所述水平面。所述检测器再调制器的平面布置，且具体而言，水平结使得能够增加设计和制造的灵活性，因为处于波导的任一侧而不是波导上方或下方的掺杂部分的位置导致它们的尺寸和形状具有更大的自由度。水平结配置还使得能够容易接近结区域中的每个。在所述结包括两个掺杂区域之间的本征区域(或第三掺杂区域)的情况下，这尤其有用，因为它使得对应于三个区域中的每个区域的电极能够放置在相应区域的顶部上。由于本专利技术的检测器再调制器具有水平结配置，因此，在设计和制造期间可以容易调整和控制诸如掺杂区域的尺寸等属性，因而可以控制对操作的速度有非常重要的影响的参数，诸如，电容。在平面配置中，检测器、调制器、电路、输入波导和输出波导形成SOI平面光波电路(SOI-PLC)。绝缘体上硅是用于构建和整合光学装置的实践平台。与III-V异质结构半导体光子集成电路技术相反，将块状半导体SOI和SOI相容材料用在此类PLC技术中允许在没有与多个异质结构的外延再生长相关联的低制造良率的情况下进行检测器和调制器的整合。现在将陈述本专利技术的任选特征。这些可单独应用或者以与本专利技术的任何方面的任何组合应用。耦合到检测器的输入的第一输入波导优选也被布置成位于与检测器、调制器、第二输入波导和输出波导相同的水平面内。调制区域的半导体结可以是p-n结，并且针对所述的每个调制器实施例，可以包括2个掺杂区域(p-n)；4个掺杂区域(p+、p、n、n+)；或者甚至6个区域(p++、p+、p、n、n+、n++)。这个p-n结可以进一步包括第一和第二电极，第一电极位于p-n结的p掺杂区域的正上方，并且第二电极位于p-n结的n掺杂区域的正上方。调制区域的半导体结可以是p-i-n结。因此，p掺杂区域和n掺杂区域位于波导的任一侧，其间具有本征区域。掺杂区域可以延伸到波导中，从而使得本征区域的宽度少于波导的宽度。p-i-n结可以进一步包括第一、第二和第三电极，第一电极位于p-i-n结的p掺杂区域的正上方，第二电极位于n掺杂区域的正上方，并且第三电极位于p-i-n结的本征区域的正上方。电极优选金属带，所述金属带沿其长度位于相关掺杂区域的上方。通过这种方式，电偏压可以经由位于上方的电极而应用到相关掺杂区域。一般来讲，电极应较小，并且半导体结(p-n、p-i-n或其他)内的掺杂区域应较小。沿着水平面并且在与掺杂波导的纵向(或周向)轴线垂直的方向上得到的掺杂区域的宽度尤其重要。例如，在单个半导体结，诸如p-n结中，p掺杂区域或n掺杂区域的总宽度可能不超过20μm。在p掺杂区域被分成不同子区域(例如，因为它含有p、p+和p++区域)的情况下，每个子区域可以具有不超过15μm的宽度，但不同子组的宽度可以大体不同于彼此，例如，p掺杂区域可以大于p+和p++区域中的每个。为了进一步改善调制和检测器速度，每个子区域可以具有不超过10μm、5μm、2μm、1μm、0.5μm或甚至0.3μm的宽度。尽管以上尺寸是相对于p掺杂区域描述的，但它们同样适用于n掺杂区域。此外，在调制器或检测器波导包括半导体-本征-半导体结(例如，p-i-n结)的情况下，每个掺杂区域可以具有沿着水平面并且在与纵向(或周向)轴线垂直的方向上得到的宽度，所述宽度不超过15μm，或者为了进一步降低操作速度，具有不超过10μm、5μm、2μm、1μm、0.5μm或甚至0.3μm的宽度。向掺杂区域施加偏压的电极的宽度将优选少于该掺杂区域的宽度。根据相关掺杂区域的尺寸，电极因此可以具有不超过10μm的宽度，或者为了进一步降低操作的速度，具有不超过5μm、2μm、1μm、0.5μm或甚至0.3μm的宽度。检测器或调制器区域的波导的脊部宽度可以是0.3到1μm，或者优选0.45到0.9μm，并且检测器或调制器区域的板高度可以是0到0.4μm，优选0.05到0.35μm。硅覆盖层厚度可以是0.2到3.5μm，优选0.2到3.2μm。调制器的振幅或调制区域优选由块状半导体材料形成。优选地，检测器也包括波导部分，其中半导体结设置成水平跨过波导。因此，检测器的掺杂部分也位于波导的任一侧，而不是在波导的上方和下方。检测器的半导体结可以是p-i-n结。与p-i-n调制器一样，p掺杂区域和n掺杂区域位于波导的任一侧，其间具有本征区域。或者，检测器的半导体结可以是n-i-n、n-p-n或p-i-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括绝缘体上硅(SOI)波导平台的检测器再调制器，所述SOI波导平台包括：耦合到第一输入波导的检测器；耦合到第二输入波导和输出波导的调制器；以及将所述检测器连接到所述调制器的电路；其中所述检测器、调制器、第二输入波导和输出波导被布置在彼此相同的水平面内；以及其中所述调制器包括调制波导区域，在所述调制波导区域处，半导体结被设置成水平跨过所述波导。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.24 GB 1403191.81.一种包括绝缘体上硅(SOI)波导平台的检测器再调制器，所述SOI波导平台包括：耦合到第一输入波导的检测器；耦合到第二输入波导和输出波导的调制器；以及将所述检测器连接到所述调制器的电路；其中所述检测器、调制器、第二输入波导和输出波导被布置在彼此相同的水平面内；以及其中所述调制器包括调制波导区域，在所述调制波导区域处，半导体结被设置成水平跨过所述波导。2.根据权利要求1所述的检测器再调制器，其中所述第一输入波导也被布置成位于与所述检测器、调制器、第二输入波导和输出波导相同的水平面内。3.根据权利要求1或权利要求2所述的检测器再调制器，其中所述调制区域的所述半导体结是p-n结。4.根据权利要求3所述的检测器再调制器，其中所述p-n结进一步包括第一和第二电极，所述第一电极位于所述p-n结的p掺杂区域的正上方，并且所述第二电极位于所述p-n结的n掺杂区域的正上方。5.根据权利要求1或权利要求2所述的检测器再调制器，其中所述调制区域的所述半导体结是p-i-n结。6.根据权利要求5所述的检测器再调制器，其中所述p-i-n结进一步包括第一、第二和第三电极，所述第一电极位于所述p-i-n结的p掺杂区域的正上方，所述第二电极位于n掺杂区域的正上方，并且所述第三电极位于所述p-i-n结的本征区域的正上方。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的检测器再调制器，其中所述调制器的所述调制区域由块状半导体材料形成。8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的检测器再调制器，其中所述检测器包括波导部分，其中半导体结设置成水平跨过所述波导。9.根据权利要求8所述的检测器再调制器，其中所述检测器的所述半导体结是p-i-n结。10.根据权利要求9所述的检测器再调制器，其中所述检测器的所述半导体结包括n-i-n、n-p-n或p-i-p结，从而使得它起到光电晶体管的作用。11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的检测器再调制器，其中所述光电检测器由块状半导体材料形成。12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的检测器再调制器，其中所述电路是单片的。13.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的检测器再调制器，其中所述电路是带状线电路。14.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的检测器再调制器，其中所述电路是表面安装的。15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的检测器再调制器，其中所述调制器是电吸收调制器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：H琼斯，A里克曼，A齐尔基，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB