硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种硅基电光调制器掺杂结构，该掺杂结构包括：硅基电光调制器调制区波导，所述波导沿第一方向依次包括第一重掺杂区、第二轻掺杂区、第三轻掺杂区以及第四重掺杂区；所述第二轻掺杂区与所述第三轻掺杂区形成至少一个纵向倾斜PN结和至少一个横向倾斜PN结，所述纵向垂直于所述横向；所述纵向与所述第一方向之间呈第一夹角，所述第一夹角大于0°且小于90°。本实用新型专利技术可在提高硅基电光调制器的调制效率的同时降低调制能耗，并可使波导核心区的每一个掺杂区均可直接通过侧向波导实现电学连接，保证系统高速调制性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体
，尤其涉及一种硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构。
技术介绍
随着通信互联提速降费的发展趋势，大量通信和互连设备更新换代，硅基收发机系统已经开始商用，但系统能耗高，对通信、互连的基础设施的压力急剧增大。调制器是光通信、光互连系统中收发机的重要组件，它的能耗仅次于激光器，但调制器自身插损也增加了功耗预算，所以是目前降低能耗的努力中的重要攻关对象。调制效率和调制能耗都是通信系统中重要的性能指标，调制效率在器件尺寸和驱动电压方面直接发挥作用，而调制能耗则是消耗电能的量度。下一代收发机希望在调制能耗和调制效率两方面都能实现性能大幅提升，而经特殊设计的插指结则是较有前景的技术方案，但却反映出调制效率、调制能耗不可兼得的困难。故而同时实现高调制效率、低调制能耗的调制器是开拓下一代收发机技术的迫切需要。此外，现有的插指结技术方案中，多采用垂直的PN结掺杂结构，例如插指结的延伸方向垂直于波导核心区(如脊型波导中高于平板区的凸条区、侧壁光栅波导中高于光栅区的凸条区)的延伸方向，或者PN结的掺杂平面垂直于侧向波导(如脊型波导的平板区、侧壁光栅波导的光栅区)所在平面，一定程度上限制了PN结的结面区域，进而导致调制能耗较大。综上，如何改进传统硅基电光调制器的掺杂结构，以保证调制效率、调制能耗性能均有所提升，成为了目前亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出了一种硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构，该掺杂结构包括：硅基电光调制器调制区波导，所述波导沿第一方向依次包括第一重掺杂区、第二轻掺杂区、第三轻掺杂区以及第四重掺杂区；所述第二轻掺杂区与所述第三轻掺杂区形成至少一个纵向倾斜PN结和至少一个横向倾斜PN结，所述纵向垂直于所述横向；所述纵向与所述第一方向之间呈第一夹角，所述第一夹角大于0°且小于90°；其中，所述第一重掺杂区的掺杂类型与所述第二轻掺杂区的掺杂类型相同；所述第一重掺杂区的掺杂类型与所述第四重掺杂区的掺杂类型相反；所述第三轻掺杂区的掺杂类型与所述第四重掺杂区的掺杂类型相同。优选地，所述纵向倾斜PN结的掺杂平面和/或所述横向倾斜PN结的掺杂平面与第一平面之间呈第二夹角，所述第二夹角大于0°且小于90°；其中，所述第一平面为所述波导中光的传播方向与所述第一方向确定的平面。优选地，所述第二轻掺杂区通过所述第一重掺杂区进行电学连接；所述第三轻掺杂区通过所述第四重掺杂区进行电学连接。优选地，所述波导为脊型波导，所述第一重掺杂区和第四重掺杂区分别形成于所述凸条区的两侧的平板区或凸条区上，所述第二轻掺杂区和第三轻掺杂区形成于所述凸条区和所述平板区上。优选地，所述波导为侧壁光栅波导，所述第一重掺杂区和第四重掺杂区分别形成于所述凸条区的两侧的光栅区上，所述第二轻掺杂区和第三轻掺杂区形成于所述凸条区和所述光栅区上。优选地，所述第一重掺杂区、第二轻掺杂区、第三轻掺杂区以及第四重掺杂区中每一区域的掺杂形状是任一内角不小于70°的多边形。优选地，所述第二轻掺杂区与所述第三轻掺杂区形成插指结结构。优选地，所述第一重掺杂区和所述第四重掺杂区分别接驱动电路。优选地，所述波导的形状沿着光传播的方向为弯曲的或非弯曲的。优选地，所述波导的核心材料为半导体材料；所述波导的包层材料为非良导体材料。本技术的硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构，可以在提高硅基电光调制器的调制效率的同时降低调制能耗，克服了传统硅基电光调制器的调制效率与调制功耗不可兼得的困难，并可使波导核心区的每一个掺杂区均可直接通过侧向波导实现电学连接，保证系统高速调制性能。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1-a示出了本技术一个实施例的硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构的俯视图；图1-b示出了本技术一个实施例的硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构的横截面示意图；图2示出了本技术另一个实施例的硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构的横截面示意图；图3示出了本技术另一个实施例的硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构的横截面示意图；图4示出了传统插指结结构的硅基电光调制器掺杂结构示意图；图5-a至图5-b示出了本技术一个实施例的硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构的优化数据示意图；图6-a至图6-b示出了本技术一个实施例的硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构的性能示意图；图7-a至图7-c示出了本技术另一个实施例的三种硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构的波导核心区示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图1-a、图1-b分别示出了本技术一个实施例的硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构的俯视图和横截面示意图；如图1-a、图1-b所示，该掺杂结构包括：硅基电光调制器调制区波导100，所述波导100沿第一方向依次包括第一重掺杂区110、第二轻掺杂区120、第二轻掺杂区130以及第四重掺杂区140；所述第二轻掺杂区120与所述第二轻掺杂区130形成至少纵向倾斜PN结和至少一个横向倾斜PN结，所述纵向垂直于所述横向；所述纵向与所述第一方向之间呈第一夹角，所述第一夹角为大于0°且小于90°的锐角；其中，所述第一重掺杂区110的掺杂类型与所述第二轻掺杂区120的掺杂类型相同；所述第一重掺杂区110的掺杂类型与所述第四重掺杂区140的掺杂类型相反；所述第二轻掺杂区130的掺杂类型与所述第四重掺杂区140的掺杂类型相同。具体地，可以将所述第一重掺杂区110、第二轻掺杂区120、第三轻掺杂区130以及第四重掺杂区140分别设置为N++、N、P、P++区；或者，可以将所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构，其特征在于，包括：硅基电光调制器调制区波导，所述波导沿第一方向依次包括第一重掺杂区、第二轻掺杂区、第三轻掺杂区以及第四重掺杂区；所述第二轻掺杂区与所述第三轻掺杂区形成至少一个纵向倾斜PN结和至少一个横向倾斜PN结，所述纵向垂直于所述横向；所述纵向与所述第一方向之间呈第一夹角，所述第一夹角大于0°且小于90°；其中，所述第一重掺杂区的掺杂类型与所述第二轻掺杂区的掺杂类型相同；所述第一重掺杂区的掺杂类型与所述第四重掺杂区的掺杂类型相反；所述第三轻掺杂区的掺杂类型与所述第四重掺杂区的掺杂类型相同。

【技术特征摘要】
1.一种硅基电光调制器倾斜PN结掺杂结构，其特征在于，包括：
硅基电光调制器调制区波导，所述波导沿第一方向依次包括第一
重掺杂区、第二轻掺杂区、第三轻掺杂区以及第四重掺杂区；
所述第二轻掺杂区与所述第三轻掺杂区形成至少一个纵向倾斜
PN结和至少一个横向倾斜PN结，所述纵向垂直于所述横向；所述纵
向与所述第一方向之间呈第一夹角，所述第一夹角大于0°且小于
90°；
其中，所述第一重掺杂区的掺杂类型与所述第二轻掺杂区的掺杂
类型相同；所述第一重掺杂区的掺杂类型与所述第四重掺杂区的掺杂
类型相反；所述第三轻掺杂区的掺杂类型与所述第四重掺杂区的掺杂
类型相同。
2.如权利要求1所述的掺杂结构，其特征在于，所述纵向倾斜PN
结的掺杂平面和/或所述横向倾斜PN结的掺杂平面与第一平面之间呈
第二夹角，所述第二夹角大于0°且小于90°；
其中，所述第一平面为所述波导中光的传播方向与所述第一方向
确定的平面。
3.如权利要求1所述的掺杂结构，其特征在于，所述第二轻掺杂
区通过所述第一重掺杂区进行电学连接；
所述第三轻掺杂区通过所述第四重掺杂区进行电学连接。
4.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周治平，李心白，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：新型
国别省市：北京;11