[发明专利]一种水平分层的脊形光波导器件的有源区结构及制造方法

说明书

本发明公开了一种水平分层的脊形光波导器件的有源区结构及制造方法，涉及光通信器件技术领域，所述有源区结构包括两个左右分布的掺杂区，其中一个掺杂区注有P型杂质，另一掺杂区注有N型杂质，两个掺杂区的交界处为有源区结构的脊形波导中心线；每个掺杂区包括至少两个水平分布的掺杂单元，同一掺杂区内的不同掺杂单元的掺杂浓度不同，且两个掺杂区内的掺杂单元对应设置，对应设置的两个掺杂单元中掺杂浓度越高的掺杂单元的厚度越小。本发明提供的水平分层的硅基电光调制器的有源区结构，不仅具有较低的光学损耗，而且结构简单，成本较低，易于批量制造。

技术领域

本发明涉及光通信器件技术领域，具体涉及一种水平分层的脊形光波导器件的有源区结构及制造方法。

背景技术

在硅基电光调制器的设计中，对于有源区来说由于其基于等离子体色散效应，这一效应在改变有源区波导折射率的同时还会引入损耗。而且，等离子体色散效应引起的折射率改变较弱，通常需要较高的掺杂浓度来实现有效的相位调制过程，这就使得硅基电光调制器的有源区损耗比较大。因此为了使得调制器的损耗尽量的低，需要通过一些特殊的设计来保证有源区的损耗尽量的低。

目前常用的降低损耗方法是在调制器有源区脊波导左上角和右上角进行一步补偿掺杂工艺，使得这两个区域的掺杂得到中和进而不会对波导中的光信号产生吸收，以此来达到降低损耗的目的。

同时，也有一些方法是通过在有源区中引入一个或者数个本征区域，如PIN(PIN分别指P型掺杂、本征未掺杂和N型掺杂区域)结构的有源区的方法来降低有源区的损耗。

然而，上述几种方案中都会对掺杂工艺提出更高的要求，如需要更多的掺杂步骤或者掺杂次数，导致结构复杂，制造困难，而且需要增加光刻版的数量，进而增加芯片的制作成本。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种水平分层的硅基电光调制器的有源区结构，不仅具有较低的光学损耗，而且结构简单，成本较低，易于批量制造。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种水平分层的脊形光波导器件的有源区结构，包括两个左右分布的掺杂区，其中一个掺杂区注有P型杂质，另一掺杂区注有N型杂质，两个掺杂区的交界处为有源区结构的脊形波导中心线；

每个掺杂区包括至少两个水平分布的掺杂单元，同一掺杂区内的不同掺杂单元的掺杂浓度不同，且两个掺杂区内的掺杂单元对应设置，对应设置的两个掺杂单元中掺杂浓度越高的掺杂单元的厚度越小。

在上述技术方案的基础上，每个掺杂区内的掺杂单元的个数为奇数，位于有源区结构中部的掺杂单元为中心掺杂单元，其他掺杂单元为边侧掺杂单元，位于所述中心掺杂单元上下两侧的边侧掺杂单元的数量相同。

在上述技术方案的基础上，靠近所述中心掺杂单元的边侧掺杂单元的掺杂浓度大于远离所述中心掺杂单元的边侧掺杂单元的掺杂浓度。

在上述技术方案的基础上，同一掺杂区内，所有边侧掺杂单元沿所述中心掺杂单元对称分布。

在上述技术方案的基础上，靠近所述中心掺杂单元的边侧掺杂单元的厚度大于远离所述中心掺杂单元的边侧掺杂单元的厚度。

在上述技术方案的基础上，所述中心掺杂单元的厚度大于任意一个边侧掺杂单元的厚度。

在上述技术方案的基础上，两个所述掺杂区左右对称分布，两个掺杂区的对应设置的两个掺杂单元的掺杂浓度和厚度均相同。

在上述技术方案的基础上，每个掺杂区包括三个水平分布的掺杂单元，三个掺杂单元从上到下依次为第一分层、第二分层和第三分层。