【技术实现步骤摘要】
本公开总体上涉及光通信。更具体地，本公开涉及一种硅基调制器，其具有过渡区域中的优化的横向掺杂分布，过渡区域中的优化的纵向掺杂分布以及过渡区域中减小的接入电阻的可变平板厚度中的一种或多种。
技术介绍
1、硅基调制器广泛用于光通信系统。在本领域中众所周知，硅调制器可以基于在脊形波导中pn结的使用。通过提供由薄平板(例如，约100nm厚)包围的厚的硅波导芯区域(例如，厚200至250nm)来形成这种波导。通常通过在波导的一侧掺杂n型掺杂，在另一侧掺杂p型掺杂来横向形成pn结。p和n区域在各自的侧面上电连接到电极。
2、为了避免过多的光损耗，波导芯区域中的硅的掺杂浓度必须很弱，通常在1×1017至1×1018cm-3的范围内。电极附近的掺杂浓度必须很高，通常在1×1020至1×1021cm-3的范围内，以便允许与电极的良好欧姆接触。在pn结的每一侧，都有一个连接弱掺杂区和重掺杂区的过渡区域。在本领域中已知在过渡区域中使用中间掺杂水平形成三步分布，以便调节光学损耗和接触电阻之间的折衷。在该过渡区域中可以使用一个，两个或三个均匀掺杂的部分，例如见图1。这些掺杂部分中的每个在其垂直掺杂浓度分布和硅波导几何尺寸(例如高度)方面都是均匀的。因此，该掺杂分布在器件的每个掺杂部分内沿横向方向(即，结与每个电极之间的方向)是不变的。
技术实现思路
1、在一实施例中，硅基调制器(10)包括：波导芯(1)，其是pn结区域(12)；第一过渡区域(2)，其是在横向方向上与波导芯(1)相邻的p侧区域(1
2、在第一过渡区域(2)和第二过渡区域(2)中掺杂浓度的变化可以不同。掺杂浓度的变化在纵向方向上可以是周期性的。在第一过渡区域(2)和第二过渡区域(2)中的至少一个过渡区域中，与对应的电接触区域(3)相邻处的掺杂浓度与该电接触区域的掺杂浓度相等。在第一过渡区域(2)和第二过渡区域(2)中的至少一个过渡区域中，与波导芯(1)相邻处的掺杂浓度与波导芯的掺杂浓度相等。第一过渡区域(2)和第二过渡区域(2)中的至少一个在波导芯(1)和对应的电接触区域(3)之间具有可变的厚度，其中所述可变的厚度相对于均匀厚度降低接入电阻。沿纵向方向的掺杂浓度的变化产生根据距波导芯(1)的距离以指数增加的有效横向掺杂分布。第一过渡区域(2)和第二过渡区域(2)中的至少一个可以沿横向方向具有掺杂浓度的变化。沿着横向方向的掺杂浓度变化中的掺杂值可以在对应的电接触区域(3)中具有最大掺杂值。沿着横向方向的掺杂浓度变化中的掺杂值可以在对应的电接触区域(3)中具有最大掺杂值。沿着横向方向的掺杂浓度变化中的掺杂值可以在波导芯(1)中的掺杂值与对应的电接触区域(3)中的另一掺杂值之间。
3、在另一实施例中，通过包括以下步骤的过程来获得硅基调制器(10)：确定硅基调制器(10)中的过渡区域(2)中的横向掺杂的输入分布，过渡区域在波导芯(1)和电接触区域(3)之间，过渡区域(2)的输入分布在作为纵向方向的光传播方向上均匀地掺杂，并且沿横向方向变化，定义多个注入步骤和相关的掺杂浓度；以及在沿横向方向的每个位置处，确定纵向方向的输出分布掺杂，以使其平均值等于相同横向位置处的输入分布的掺杂浓度。
4、在另一实施例中，具有优化的横向分布的硅基调制器包括：波导芯，其是pn结区域；第一过渡区域，其是在横向方向上与波导芯相邻的p侧区域，第一过渡区域具有第一横向掺杂分布；第二过渡区域，其是在横向方向上与所述波导芯相邻并且与所述第一过渡区域位于相对侧上的n侧区域，具有第二横向掺杂分布；第一电接触区域，其与第一过渡区域相邻；以及第二电接触区域，其与第二过渡区域相邻，其中第一过渡区域和第二过渡区域中的至少一个从波导芯中的第一掺杂值横向变化到对应电接触区域中的第二掺杂值。第一横向掺杂分布和第二横向掺杂分布中的一个或多个中的掺杂值可以根据距波导芯的距离呈指数增加。第一横向掺杂分布和第二横向掺杂分布中的一个或多个中的掺杂值可以在相应的电接触区域中具有最大第二掺杂值。第一横向掺杂分布和第二横向掺杂分布中的至少一个中的掺杂值可以在波导芯中的第一掺杂值与对应的电接触区域中的第二掺杂值之间。第一横向掺杂分布和第二横向掺杂分布中的一个或多个可以基于给定接入电阻的低光学损耗或基于给定光学损耗的低接入电阻来设定。第一横向掺杂分布和第二横向掺杂分布可以不同。
5、在另一实施例中，通过包括以下步骤的工艺来形成具有优化的横向分布的硅基调制器：在与第一过渡区域相邻的第一电接触区域和与第二过渡区域相邻的第二电接触区域进行重掺杂注入；执行长退火工艺以激活和扩散第一电接触区域和第二电接触区域中的离子；相对于重掺杂注入，在波导芯处进行弱掺杂注入；相对于长退火工艺，执行短退火工艺以激活弱掺杂注入，每个退火工艺包括在短时间内升高温度，从而允许掺杂离子整合到晶体结构中并被激活，其中在第一过渡区域和第二过渡区域的每一个中的长退火过程和短退火过程导致从波导芯到对应的电接触区域横向变化的掺杂分布。
6、在其他实施例中，具有优化的纵向分布的硅基调制器包括：波导芯，其是pn结区域；第一过渡区域，其是与波导芯相邻的p侧区域，该第一过渡区域具有第一纵向掺杂分布；第二过渡区域，其是与波导芯相邻并且与第一过渡区域位于相对侧上的n侧区域，第二过渡区域具有第二纵向掺杂分布；与第一过渡区域相邻的第一电接触区域；以及与第二过渡区域相邻的第二电接触区域，其中第一纵向掺杂分布在第一过渡区域中沿纵向方向具有掺杂浓度的变化，以模仿第一横向掺杂分布。根据权利要求1所述的硅基调制器，其中，第一纵向掺杂分布可以由在纵向方向上具有不同形状的均匀掺杂的区域形成。可以基于针对给定的接入电阻的低光学损耗或针对给定光学损耗的低接入电阻来确定第一横向掺杂分布。
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1.一种硅基调制器(10)，其包括：
2.如权利要求1所述的硅基调制器(10)，其中，所述第一过渡区域(2)和所述第二过渡区域(2)中的一个或更多个的厚度是可变的以减小所述硅基调制器(10)的接触电阻。
3.如权利要求1至2中任一项所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在离散水平上变化。
4.如权利要求3所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在至少两个离散水平上变化。
5.如权利要求3所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在至少三个离散水平上变化。
6.如权利要求3至5中任一项所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在所述波导芯(1)处或附近变化。
7.如权利要求3至5中任一项所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在所述第一电极(14)和所述第二电极(14)处或附近变化。
8.如权利要求3至5中任一项所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在所述第一电极(14)、所述第二电极(14)和所述波导芯(1)中任一个处或附近变化。
9.如权利要求3至8中任一项所述的硅基调制器(10)，
10.如权利要求1至9中任一项所述的硅基调制器(10)，其中，所述第一过渡区域(2)和所述第二过渡区域(2)中的每一个的厚度被设置为使得高掺杂硅位于厚度较小的区域中。
11.一种包括提供如权利要求1至10中任一项所述的硅基调制器(10)的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种硅基调制器(10)，其包括：
2.如权利要求1所述的硅基调制器(10)，其中，所述第一过渡区域(2)和所述第二过渡区域(2)中的一个或更多个的厚度是可变的以减小所述硅基调制器(10)的接触电阻。
3.如权利要求1至2中任一项所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在离散水平上变化。
4.如权利要求3所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在至少两个离散水平上变化。
5.如权利要求3所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在至少三个离散水平上变化。
6.如权利要求3至5中任一项所述的硅基调制器(10)，其中，所述厚度在所述波导芯(1)处或附近变化。
7.如权利要求3至5中任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·德莱尔西马德，伊夫·潘绍，
申请(专利权)人：希尔纳公司，
类型：发明
国别省市：
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