CN106154680A - 一种硅基调制器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅基调制器，所述硅基调制器包括：第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区，以及由第一型掺杂区和第二型掺杂区组成的调制臂工作区，所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区分别位于所述调制臂工作区的左右两侧，所述第一重掺杂接触区与所述第一型掺杂区相连，所述第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触区域形成PN结，所述调制臂工作区中的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间形成的接触区域的面积大于第一型掺杂区和第二型掺杂区之间最小接触区域的面积。本发明还同时公开了一种制备所述硅基调制器的方法。
Description
技术领域
本发明涉及硅基光电子技术领域，尤其涉及一种硅基调制器及其制备方法。
背景技术
光调制器作为硅基光电子系统中的关键器件，最开始使用的是光源内调制方式，由于受到带宽的限制，渐渐演变为外调制方式。目前，商用的外调制器结构为马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer，MZI)结构，为了和硅基集成电路有效的集成，硅基MZI结构光电调制器应运而生。对于硅基MZI结构，又分为积累型、注入型和耗尽型三种方式，由于耗尽型方式的响应时间最短，带宽最大，所以耗尽型MZI调制器是目前最常用的调制器结构。
目前，常见的耗尽型MZI调制器的结构是简单的纵向单个PN结结构，如图1所示，该结构包括：第一、第二两个重掺杂接触区和调制臂的第一型掺杂区和第二型掺杂区。重掺杂接触区位于调制臂的左右两侧，中间为调制臂工作区，调制臂中第一型掺杂区和第二型掺杂区纵向对称分布，PN结位于第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触区域，由于该结构的PN结的长度短，作用范围小，所以调制效率低，需要很长的器件长度才能有效的实现调制，不利于器件的集成。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种硅基调制器及其制备方法。
本发明实施例提供了一种硅基调制器，所述硅基调制器包括：第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区，以及由第一型掺杂区和第二型掺杂区组成的调制臂工作区，所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区分别位于所述调制臂工作区的左右两侧，所述第一重掺杂接触区与所述第一型掺杂区相连，所述第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触区域形成PN结，所述调制臂工作区中的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间形成的接触区域的面积大于第一型掺杂区和第二型掺杂区之间最小接触区域的面积。
本发明实施例中，所述第一重掺杂接触区、第一型掺杂区、第二型掺杂区、第二重掺杂接触区分别为p+、p、n、n+区、或分别为n+、n、p、p+区。
一个实施例中，所述调制臂工作区中的第二型掺杂区半包围住第一型掺杂区，且所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线呈现类似J型的曲线；
其中，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面。
一个实施例中，俯视所述硅基调制器时，所述调制臂工作区中存在多个条形的第一型掺杂区和多个条形的第二型掺杂区，所述条形的第一型掺杂区与所述条形的第二型掺杂区交替连续分布，所有所述条形的第一型掺杂区间相互贯通，所有所述条形的第二型掺杂区间相互贯通，且所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线呈现为类似矩形波的折线；
其中，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面。
其中，所述条形的第一型掺杂区以及所述条形的第二型掺杂区、均与所述第一重掺杂接触区或第二重掺杂接触区与调制臂工作区之间的接触面相平行。
一个实施例中，俯视所述硅基调制器时，所述调制臂工作区中的第二型掺杂区点阵式分布在所述第一型掺杂区中；所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线有的呈现为类似矩形波的折线，有的呈现为类似L型折线，且所述第一型掺杂区整体贯通相连，所述第二型掺杂区整体贯通相连；
其中，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面；所述呈现为类似矩形波折线的相交线对应的所述第一平面与呈现为类似L型折线的相交线对应的所述第一平面为两个不同的平面。
本发明实施例还提供了一种硅基调制器的制备方法，包括：形成第一型掺杂衬底，并利用刻蚀工艺将所述第一型掺杂衬底制备成光波导；
利用刻蚀工艺形成光波导两边的接触区，然后分别利用离子注入方法向所述两个接触区分别注入设定浓度的第一型离子或第二型离子，形成第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区；该方法还包括：
直接利用离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区；或者，
利用刻蚀工艺设定第二型掺杂区在水平面上的图案，然后利用离子注入方法注入设定浓度的第二型离子，并退火形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述调制臂工作区中的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间形成的接触区域的面积大于第一型掺杂区和第二型掺杂区之间最小接触区域的面积。
一个实施例中，所述直接利用离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区，包括：
在设定的角度范围内向所述光波导单次或多次注入第二型离子，然后退火激活注入的所述第二型离子，形成设定离子浓度的第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述设定的角度范围为：与竖直方向呈现15-75度、且与所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区之间水平连线平行。
一个实施例中，所述利用刻蚀工艺和离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区，包括：
利用刻蚀工艺设定第二型掺杂区在水平面上的图案，所述图案为多个相互间隔的条形；
向所述第二型掺杂区对应的图案区域垂直纵向注入第二型离子，去除所述第一型掺杂区上的感光材料；
在设定的角度范围内向所述光波导单次或多次注入第二型离子；
退火激活注入的所述第二型离子，形成设定离子浓度的第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述设定的角度范围为：与竖直方向呈现15-75度、且与所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区之间水平连线平行。
一个实施例中，所述利用刻蚀工艺和离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区，包括：
利用刻蚀工艺设定第二型掺杂区在水平面上的图案，所述图案为点阵形；
向所述第二型掺杂区对应的图案区域垂直纵向注入第二型离子，去除所述第一型掺杂区上的感光材料；
在设定的角度范围内向所述光波导单次或多次注入第二型离子；
退火激活注入的所述第二型离子，形成设定离子浓度的第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述设定的角度范围为：与竖直方向呈现15-75度、且与所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区之间水平连线平行。
本发明实施例提供的硅基调制器及其制备方法，所述硅基调制器包括：第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区，以及由第一型掺杂区和第二型掺杂区组成的调制臂工作区，所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区分别位于所述调制臂工作区的左右两侧，所述第一重掺杂接触区与所述第一型掺杂区相连，所述第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触区域形成PN结，所述调制臂工作区中的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间形成的接触区域的面积大于第一型掺杂区和第二型掺杂区之间最小接触区域的面积。本发明实施例硅基调制器的PN结作用范围相比传统的硅基调制器的PN结有所增大，调整效率大大提高，有利于器件的集成。另外，本发明实施例所述硅基调制器制备方法稳定且可靠，可重复性高。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1(a)为传统耗尽型MZI调制器(纵向单个PN结)的俯视结构示意图；
图1(b)为传统耗尽型MZI调制器(纵向单个PN结)沿图1(a)A1-A2线的剖视结构示意图；
图2(a)为本发明一实施例所述硅基调制器的俯视结构示意图；
图2(b)为图2(a)所述硅基调制器沿A1-A2线的剖视结构示意图；
图3(a)为本发明另一实施例所述硅基调制器的俯视结构示意图；
图3(b)为图3(a)所述硅基调制器沿A1-A2线的剖视结构示意图；
图4(a)为本发明另一实施例所述硅基调制器的俯视结构示意图；
图4(b)为图4(a)所述硅基调制器沿A1-A2线的剖视结构示意图；
图4(c)为图4(a)所述硅基调制器沿B1-B2线的剖视结构示意图；
图5至图8为传统硅基调制器制备流程中对应的几种中间结构剖视图；
图9为实施例四所述硅基调制器离子注入得到的结构剖视图；
图10为实施例五所述硅基调制器第一次离子注入得到的结构剖视图；
图11为实施例五所述硅基调制器第二次离子注入得到的结构剖视图；
图12为实施例六所述硅基调制器第一次离子注入得到的结构剖视图；
图13为实施例六所述硅基调制器第二次离子注入得到的结构剖视图。
具体实施方式
本发明的实施例提出一种硅基调制器，所述硅基调制器包括：第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区，以及由第一型掺杂区和第二型掺杂区组成的调制臂工作区，所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区分别位于所述调制臂工作区的左右两侧，所述第一重掺杂接触区与所述第一型掺杂区相连，所述第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触区域形成PN结，所述调制臂工作区中的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间形成的接触区域的面积大于第一型掺杂区和第二型掺杂区之间最小接触区域的面积。
本发明实施例中，所述第一型掺杂区和第二型掺杂区之间最小接触区域可为：图1中所示纵向对称分布的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的接触区域。
本发明实施例中，所述第一重掺杂接触区、第一型掺杂区、第二型掺杂区、第二重掺杂接触区分别为p+、p、n、n+区、或分别为n+、n、p、p+区。
在一个实施例中，所述调制臂工作区中的第二型掺杂区半包围住第一型掺杂区，且所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线呈现类似J型的曲线；
其中，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面。
在一个实施例中，俯视所述硅基调制器时，所述调制臂工作区中存在多个条形的第一型掺杂区和多个条形的第二型掺杂区，所述条形的第一型掺杂区与所述条形的第二型掺杂区交替连续分布，所有所述条形的第一型掺杂区间相互贯通，所有所述条形的第二型掺杂区间相互贯通，且所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线呈现为类似矩形波的折线；
其中，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面。
其中，所述条形的第一型掺杂区以及所述条形的第二型掺杂区、均可与所述第一重掺杂接触区或第二重掺杂接触区与调制臂工作区之间的接触面相平行。
在一个实施例中，俯视所述硅基调制器时，所述调制臂工作区中的第二型掺杂区点阵式分布在所述第一型掺杂区中；所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线有的呈现为类似矩形波的折线，有的呈现为类似L型折线，且所述第一型掺杂区整体贯通相连，所述第二型掺杂区整体贯通相连；
其中，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面；所述呈现为类似矩形波折线的相交线对应的所述第一平面与呈现为类似L型折线的相交线对应的所述第一平面为两个不同的平面。
本发明实施例硅基调制器的PN结作用范围相比传统的硅基调制器的PN结有所增大，调整效率大大提高，有利于器件的集成。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
图2为本发明一实施例所述硅基调制器的结构示意图，如图2所示，所述硅基调制器包括：第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区，以及由第一型掺杂区和第二型掺杂区组成的调制臂工作区，所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区分别位于所述调制臂工作区的左右两侧，所述第一重掺杂接触区与所述第一型掺杂区相连，所述第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触区域形成PN结；其中，所述调制臂工作区中的第二型掺杂区半包围住第一型掺杂区，且所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线呈现类似J型的曲线；
其中，结合图2(a)(b)所示，所述第一平面为：俯视所述硅基调制器时，沿所述A1-A2线进行剖切形成的。
其中，所述第一重掺杂接触区、第一型掺杂区、第二型掺杂区、第二重掺杂接触区分别为p+、p、n、n+区、或分别为n+、n、p、p+区。
实施例二
图3为本发明另一实施例所述硅基调制器的结构示意图，如图3所示，所述硅基调制器包括：第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区，以及由第一型掺杂区和第二型掺杂区组成的调制臂工作区，所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区分别位于所述调制臂工作区的左右两侧，所述第一重掺杂接触区与所述第一型掺杂区相连，所述第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触区域形成PN结；其中，俯视所述硅基调制器时，所述调制臂工作区中存在多个条形的第一型掺杂区和多个条形的第二型掺杂区，所述条形的第一型掺杂区与所述条形的第二型掺杂区交替连续分布，所有所述条形的第一型掺杂区间相互贯通，所有所述条形的第二型掺杂区间相互贯通，且所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线呈现为类似矩形波的折线；
其中，结合图3(a)(b)所示，所述第一平面为：俯视所述硅基调制器时，沿所述A1-A2线进行剖切形成的；所述条形的第一型掺杂区以及所述条形的第二型掺杂区、均与所述第一重掺杂接触区或第二重掺杂接触区与调制臂工作区之间的接触面相平行。
实施例三
图4为本发明另一实施例所述硅基调制器的结构示意图，如图4所示，所述硅基调制器包括：第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区，以及由第一型掺杂区和第二型掺杂区组成的调制臂工作区，所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区分别位于所述调制臂工作区的左右两侧，所述第一重掺杂接触区与所述第一型掺杂区相连，所述第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触区域形成PN结；其中，俯视所述硅基调制器时，所述调制臂工作区中的第二型掺杂区点阵式分布在所述第一型掺杂区中；所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线有的呈现为类似矩形波的折线，有的呈现为类似L型折线，且所述第一型掺杂区整体贯通相连，所述第二型掺杂区整体贯通相连；
其中，结合图4(a)、(b)和(c)所示，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面；所述呈现为类似矩形波折线的相交线对应的所述第一平面与呈现为类似L型折线的相交线对应的所述第一平面为两个不同的平面，所述呈现为类似矩形波折线的相交线位于沿所述A1-A2线进行剖切形成的截面上；所述呈现为类似L型折线的相交线位于沿所述B1-B2线进行剖切形成的截面上。
下面对本发明实施例所述硅基调制器的制备方法进行描述。
首先对图1中所示传统硅基调制器的制备方法进行简单描述，其包括如下包括：
步骤一：提供第一型(n或p型)掺杂SOI衬底，直接使用掺杂浓度为1E17cm-3—1E19cm-3之间的衬底，或者使用离子注入方法将掺杂浓度调整到该范围内，如图5所示；
步骤二：利用光刻刻蚀工艺制备光波导，即得到图6所示的结构；
步骤三：利用光刻刻蚀工艺设定光波导两边的接触区，然后分别利用离子注入方法注入相应的离子，实现浓度为1E19cm-3—1E21cm-3的重掺杂区域，如图7所示；
步骤四：利用光刻刻蚀工艺设定第二型(p或n型)离子掺杂区域；
步骤五：垂直纵向注入第二型离子，退火激活注入的离子，退火后的第二掺杂浓度范围为1E17cm-3—1E19cm-3，结构如图8所示。
基于上述传统的制备方法，本发明实施例还提供了一种硅基调制器的制备方法，包括：
形成第一型掺杂衬底，并利用刻蚀工艺将所述第一型掺杂衬底制备成光波导；
利用刻蚀工艺形成光波导两边的接触区，然后分别利用离子注入方法向所述两个接触区分别注入设定浓度的第一型离子或第二型离子，形成第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区；
该方法还包括：
直接利用离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区；或者，
利用刻蚀工艺设定第二型掺杂区在水平面上的图案，然后利用离子注入方法注入设定浓度的第二型离子，并退火形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述调制臂工作区中的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间形成的接触区域的面积大于第一型掺杂区和第二型掺杂区之间最小接触区域的面积。
一个实施例中，所述直接利用离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区，包括：
在设定的角度范围内向所述光波导单次或多次注入第二型离子，然后退火激活注入的所述第二型离子，形成设定离子浓度的第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述设定的角度范围为：与竖直方向呈现15-75度、且与所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区之间水平连线平行。
一个实施例中，所述利用刻蚀工艺和离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区，包括：
利用刻蚀工艺设定第二型掺杂区在水平面上的图案，所述图案为多个相互间隔的条形；
向所述第二型掺杂区对应的图案区域垂直纵向注入第二型离子，去除第一型掺杂区上的感光材料；
在设定的角度范围内向所述光波导单次或多次注入第二型离子；
退火激活注入的所述第二型离子，形成设定离子浓度的第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述设定的角度范围为：与竖直方向呈现15-75度、且与所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区之间水平连线平行。
一个实施例中，所述利用刻蚀工艺和离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区，包括：
利用刻蚀工艺设定第二型掺杂区在水平面上的图案，所述图案为点阵形；
向所述第二型掺杂区对应的图案区域垂直纵向注入第二型离子，去除第一型掺杂区上的感光材料；
在设定的角度范围内向所述光波导单次或多次注入第二型离子；
退火激活注入的所述第二型离子，形成设定离子浓度的第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述设定的角度范围为：与竖直方向呈现15-75度、且与所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区之间水平连线平行。
下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例四
本实施例所述硅基调制器的结构为图2所示，其制备方法如下：
步骤一至步骤三的方法与上文传统硅基调制器的制备方法完全相同，此处不再详述。
步骤四：调整离子注入的角度(与竖直方向呈现15-75度，且与图2所述A1-A2线平行)，单次或者多次注入第二型离子(可通过调整注入角度或者增大左侧重掺杂接触区，即n+/p+区域的面积，确保不要注入到左侧的第一型掺杂区，即：n/p区域)，调整第二型离子注入的能量和剂量来控制PN结的深度(能量越高深度越大)和浓度(剂量越高浓度越大)，最终使得PN结区域尽量靠近调制臂工作区的中间位置；然后退火激活注入的离子，退火后的第二型离子的掺杂浓度范围为1E17cm-3—1E19cm-3，如图9所示。
本发明实施例与传统的纵向单个PN结调制器相比有下面优点：
1)本实施例所述调制器的PN结作用范围更大(长度及面积均有所增加)，利用COMSOL有限元软件模拟可以发现，当掺杂浓度为1E18cm-3时，所述图2所示折线PN结结构的MZI调制器调制效率是传统的纵向单个PN结调制器的两倍；
2)折线PN结结构MZI调制器的制备过程省去了现有的“利用光刻技术设定第二型离子掺杂区域”步骤，有效的减少了制备成本，还免去了此步骤带来的误差和成品率的问题；
3)折线PN结结构MZI调制器的第二型掺杂区域是通过调整离子注入的角度实现的，而传统的纵向单个PN结调制器的第二型掺杂区域是由光刻步骤设定出来的，在实际情况中，调整离子注入的角度比光刻步骤的可靠性、稳定性、一致性更高，所以折线PN结结构MZI调制器的制备整体上的重复性可靠性更高。
实施例五
本实施例所述硅基调制器的结构为图3所示，其制备方法如下：
步骤一至步骤三的方法与上文传统硅基调制器的制备方法完全相同，此处不再详述。
步骤四：利用光刻技术设定条形第二型掺杂区在水平面上的图案；
该步骤中，本领域技术人员可知在设定第二型掺杂区在水平面上的图案时，需要进行感光材料，如：光刻胶的涂布，形成第二型掺杂区在水平面上的图案后，所述第一型掺杂区上的光刻胶还未去除，以防止后续第一次第二型离子注入时将第二型离子注入到所述第一型掺杂区。
步骤五：第一次第二型离子注入：垂直纵向注入，得到图10所示的单结或多结的条形注入结构，然后去除第一型掺杂区上的光刻胶；
步骤六：第二次第二型离子注入：调整离子注入的角度(与竖直方向呈现15-75度，且与图3所述A1-A2线平行)，单次或者多次注入第二型离子，将多个条形结构穿通起来，如上文所述，调整离子注入的能量和剂量来控制PN结的深度和浓度，注入深度尽量靠近调制臂工作区的表面位置；退火激活注入的第二型离子，退火后的第二掺杂浓度范围为1E17cm-3—1E19cm-3，得到图11所示的结构，调整光波导中的PN结位置，实现尽量大的调制效率。
本发明实施例与传统的纵向单个PN结调制器相比有下面优点：
1)所述条形PN结结构MZI调制器的PN结作用范围更大，利用COMSOL有限元软件模拟可以发现，当掺杂浓度为3E18cm-3时，条形PN结结构MZI调制器调制效率是传统的纵向单个PN结调制器的三倍；
2)条形PN结结构MZI调制器的制备过程虽然增加了步骤“第二次第二型离子注入”，但是该步骤的工艺成本和复杂度不高，可靠性和一致性很好，所以由于此步骤引起代价较低。
实施例六
本实施例所述硅基调制器的结构为图4所示，其制备方法如下：
步骤一至步骤三的方法与上文传统硅基调制器的制备方法完全相同，此处不再详述。
步骤三：利用光刻技术设定点阵形第二型掺杂区在水平面上的图案；
该步骤中，本领域技术人员可知在设定第二型掺杂区在水平面上的图案时，需要进行感光材料，如：光刻胶的涂布，形成第二型掺杂区在水平面上的图案后，所述第一型掺杂区上的光刻胶还未去除，以防止后续第一次第二型离子注入时将第二型离子注入到所述第一型掺杂区。
步骤四：第一次第二型离子注入：垂直纵向注入，实现多柱形的注入结构，，然后去除第一型掺杂区上的光刻胶，得到图12所示的结构(其为硅基调制器沿图4中A1-A2线的剖视图)；
步骤四：第二次第二型离子注入：调整离子注入的角度(与竖直方向呈现15-75度，且与图3所述A1-A2线平行)，单次或者多次注入，将多条柱形结构穿通起来，调整离子注入的能量和剂量来控制PN结的深度和浓度，注入深度尽量靠近调制臂工作区的表面位置；退火激活注入的第二型离子，退火后的第二掺杂浓度范围为1E17cm-3—1E19cm-3，得到图13所示的结构，调整光波导中的PN结位置，实现尽量大的调制效率。
本发明实施例与传统的纵向单个PN结调制器相比有下面优点：
1)所述点阵PN结结构MZI调制器的PN结作用范围更大，可以有效的提高调制器的调制效率；
2)所述点阵PN结结构MZI调制器的制备过程虽然增加了步骤“第二次第二型离子注入”，但是该步骤的工艺成本和复杂度不高，可靠性和一致性很好，所以由于此步骤引起代价较低。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种硅基调制器，所述硅基调制器包括：第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区，以及由第一型掺杂区和第二型掺杂区组成的调制臂工作区，所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区分别位于所述调制臂工作区的左右两侧，所述第一重掺杂接触区与所述第一型掺杂区相连，所述第一型掺杂区和第二型掺杂区的接触区域形成PN结，其特征在于，所述调制臂工作区中的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间形成的接触区域的面积大于第一型掺杂区和第二型掺杂区之间最小接触区域的面积。
2.根据权利要求1所述的硅基调制器，其特征在于，所述第一重掺杂接触区、第一型掺杂区、第二型掺杂区、第二重掺杂接触区分别为p+、p、n、n+区、或分别为n+、n、p、p+区。
3.根据权利要求1所述的硅基调制器，其特征在于，所述调制臂工作区中的第二型掺杂区半包围住第一型掺杂区，且所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线呈现类似J型的曲线；
其中，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面。
4.根据权利要求1所述的硅基调制器，其特征在于，俯视所述硅基调制器时，所述调制臂工作区中存在多个条形的第一型掺杂区和多个条形的第二型掺杂区，所述条形的第一型掺杂区与所述条形的第二型掺杂区交替连续分布，所有所述条形的第一型掺杂区间相互贯通，所有所述条形的第二型掺杂区间相互贯通，且所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线呈现为类似矩形波的折线；
其中，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面。
5.根据权利要求4所述的硅基调制器，其特征在于，所述条形的第一型掺杂区以及所述条形的第二型掺杂区、均与所述第一重掺杂接触区或第二重掺杂接触区与调制臂工作区之间的接触面相平行。
6.根据权利要求1所述的硅基调制器，其特征在于，俯视所述硅基调制器时，所述调制臂工作区中的第二型掺杂区点阵式分布在所述第一型掺杂区中；所述调制臂工作区的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间的PN结与第一平面的相交线有的呈现为类似矩形波的折线，有的呈现为类似L型折线，且所述第一型掺杂区整体贯通相连，所述第二型掺杂区整体贯通相连；
其中，所述第一平面为所述硅基调制器的纵向截面；所述呈现为类似矩形波折线的相交线对应的所述第一平面与呈现为类似L型折线的相交线对应的所述第一平面为两个不同的平面。
7.一种硅基调制器的制备方法，包括：形成第一型掺杂衬底，并利用刻蚀工艺将所述第一型掺杂衬底制备成光波导；
利用刻蚀工艺形成光波导两边的接触区，然后分别利用离子注入方法向所述两个接触区分别注入设定浓度的第一型离子或第二型离子，形成第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区；其特征在于，该方法还包括：
直接利用离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区；或者，
利用刻蚀工艺设定第二型掺杂区在水平面上的图案，然后利用离子注入方法注入设定浓度的第二型离子，并退火形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述调制臂工作区中的第一型掺杂区和第二型掺杂区之间形成的接触区域的面积大于第一型掺杂区和第二型掺杂区之间最小接触区域的面积。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述直接利用离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区，包括：
在设定的角度范围内向所述光波导单次或多次注入第二型离子，然后退火激活注入的所述第二型离子，形成设定离子浓度的第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述设定的角度范围为：与竖直方向呈现15-75度、且与所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区之间水平连线平行。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用刻蚀工艺和离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区，包括：
利用刻蚀工艺设定第二型掺杂区在水平面上的图案，所述图案为多个相互间隔的条形；
向所述第二型掺杂区对应的图案区域垂直纵向注入第二型离子，去除所述第一型掺杂区上的感光材料；
在设定的角度范围内向所述光波导单次或多次注入第二型离子；
退火激活注入的所述第二型离子，形成设定离子浓度的第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述设定的角度范围为：与竖直方向呈现15-75度、且与所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区之间水平连线平行。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用刻蚀工艺和离子注入方法形成第二型掺杂区，得到调制臂工作区，包括：
利用刻蚀工艺设定第二型掺杂区在水平面上的图案，所述图案为点阵形；
向所述第二型掺杂区对应的图案区域垂直纵向注入第二型离子，去除所述第一型掺杂区上的感光材料；
在设定的角度范围内向所述光波导单次或多次注入第二型离子；
退火激活注入的所述第二型离子，形成设定离子浓度的第二型掺杂区，得到调制臂工作区；
其中，所述设定的角度范围为：与竖直方向呈现15-75度、且与所述第一重掺杂接触区和第二重掺杂接触区之间水平连线平行。
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