本發(fā)明涉及硅基光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅基調(diào)制器及其制備方法。

背景技術(shù)：

光調(diào)制器作為硅基光電子系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，最開始使用的是光源內(nèi)調(diào)制方式，由于受到帶寬的限制，漸漸演變?yōu)橥庹{(diào)制方式。目前，商用的外調(diào)制器結(jié)構(gòu)為馬赫-曾德爾干涉儀(Mach-Zehnder interferometer，MZI)結(jié)構(gòu)，為了和硅基集成電路有效的集成，硅基MZI結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器應(yīng)運(yùn)而生。對于硅基MZI結(jié)構(gòu)，又分為積累型、注入型和耗盡型三種方式，由于耗盡型方式的響應(yīng)時(shí)間最短，帶寬最大，所以耗盡型MZI調(diào)制器是目前最常用的調(diào)制器結(jié)構(gòu)。

目前，常見的耗盡型MZI調(diào)制器的結(jié)構(gòu)是簡單的縱向單個(gè)PN結(jié)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該結(jié)構(gòu)包括：第一、第二兩個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū)和調(diào)制臂的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)。重?fù)诫s接觸區(qū)位于調(diào)制臂的左右兩側(cè)，中間為調(diào)制臂工作區(qū)，調(diào)制臂中第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)縱向?qū)ΨQ分布，PN結(jié)位于第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)的接觸區(qū)域，由于該結(jié)構(gòu)的PN結(jié)的長度短，作用范圍小，所以調(diào)制效率低，需要很長的器件長度才能有效的實(shí)現(xiàn)調(diào)制，不利于器件的集成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種硅基調(diào)制器及其制備方法。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種硅基調(diào)制器，所述硅基調(diào)制器包括：第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)，以及由第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)組成的調(diào)制臂工作區(qū)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)分別位于所述調(diào)制臂工 作區(qū)的左右兩側(cè)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)與所述第一型摻雜區(qū)相連，所述第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)的接觸區(qū)域形成PN結(jié)，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間形成的接觸區(qū)域的面積大于第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間最小接觸區(qū)域的面積。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)、第一型摻雜區(qū)、第二型摻雜區(qū)、第二重?fù)诫s接觸區(qū)分別為p⁺、p、n、n⁺區(qū)、或分別為n⁺、n、p、p⁺區(qū)。

一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第二型摻雜區(qū)半包圍住第一型摻雜區(qū)，且所述調(diào)制臂工作區(qū)的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的PN結(jié)與第一平面的相交線呈現(xiàn)類似J型的曲線；

其中，所述第一平面為所述硅基調(diào)制器的縱向截面。

一個(gè)實(shí)施例中，俯視所述硅基調(diào)制器時(shí)，所述調(diào)制臂工作區(qū)中存在多個(gè)條形的第一型摻雜區(qū)和多個(gè)條形的第二型摻雜區(qū)，所述條形的第一型摻雜區(qū)與所述條形的第二型摻雜區(qū)交替連續(xù)分布，所有所述條形的第一型摻雜區(qū)間相互貫通，所有所述條形的第二型摻雜區(qū)間相互貫通，且所述調(diào)制臂工作區(qū)的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的PN結(jié)與第一平面的相交線呈現(xiàn)為類似矩形波的折線；

其中，所述第一平面為所述硅基調(diào)制器的縱向截面。

其中，所述條形的第一型摻雜區(qū)以及所述條形的第二型摻雜區(qū)、均與所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)或第二重?fù)诫s接觸區(qū)與調(diào)制臂工作區(qū)之間的接觸面相平行。

一個(gè)實(shí)施例中，俯視所述硅基調(diào)制器時(shí)，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第二型摻雜區(qū)點(diǎn)陣式分布在所述第一型摻雜區(qū)中；所述調(diào)制臂工作區(qū)的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的PN結(jié)與第一平面的相交線有的呈現(xiàn)為類似矩形波的折線，有的呈現(xiàn)為類似L型折線，且所述第一型摻雜區(qū)整體貫通相連，所述第二型摻雜區(qū)整體貫通相連；

其中，所述第一平面為所述硅基調(diào)制器的縱向截面；所述呈現(xiàn)為類似矩形波折線的相交線對應(yīng)的所述第一平面與呈現(xiàn)為類似L型折線的相交線對應(yīng)的所述第一平面為兩個(gè)不同的平面。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種硅基調(diào)制器的制備方法，包括：形成第一型摻雜襯底，并利用刻蝕工藝將所述第一型摻雜襯底制備成光波導(dǎo)；

利用刻蝕工藝形成光波導(dǎo)兩邊的接觸區(qū)，然后分別利用離子注入方法向所述兩個(gè)接觸區(qū)分別注入設(shè)定濃度的第一型離子或第二型離子，形成第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)；該方法還包括：

直接利用離子注入方法形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；或者，

利用刻蝕工藝設(shè)定第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案，然后利用離子注入方法注入設(shè)定濃度的第二型離子，并退火形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；

其中，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間形成的接觸區(qū)域的面積大于第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間最小接觸區(qū)域的面積。

一個(gè)實(shí)施例中，所述直接利用離子注入方法形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)，包括：

在設(shè)定的角度范圍內(nèi)向所述光波導(dǎo)單次或多次注入第二型離子，然后退火激活注入的所述第二型離子，形成設(shè)定離子濃度的第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；

其中，所述設(shè)定的角度范圍為：與豎直方向呈現(xiàn)15-75度、且與所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)之間水平連線平行。

一個(gè)實(shí)施例中，所述利用刻蝕工藝和離子注入方法形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)，包括：

利用刻蝕工藝設(shè)定第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案，所述圖案為多個(gè)相互間隔的條形；

向所述第二型摻雜區(qū)對應(yīng)的圖案區(qū)域垂直縱向注入第二型離子，去除所述第一型摻雜區(qū)上的感光材料；

在設(shè)定的角度范圍內(nèi)向所述光波導(dǎo)單次或多次注入第二型離子；

退火激活注入的所述第二型離子，形成設(shè)定離子濃度的第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；

其中，所述設(shè)定的角度范圍為：與豎直方向呈現(xiàn)15-75度、且與所述第一 重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)之間水平連線平行。

一個(gè)實(shí)施例中，所述利用刻蝕工藝和離子注入方法形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)，包括：

利用刻蝕工藝設(shè)定第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案，所述圖案為點(diǎn)陣形；

向所述第二型摻雜區(qū)對應(yīng)的圖案區(qū)域垂直縱向注入第二型離子，去除所述第一型摻雜區(qū)上的感光材料；

在設(shè)定的角度范圍內(nèi)向所述光波導(dǎo)單次或多次注入第二型離子；

退火激活注入的所述第二型離子，形成設(shè)定離子濃度的第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；

其中，所述設(shè)定的角度范圍為：與豎直方向呈現(xiàn)15-75度、且與所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)之間水平連線平行。

本發(fā)明實(shí)施例提供的硅基調(diào)制器及其制備方法，所述硅基調(diào)制器包括：第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)，以及由第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)組成的調(diào)制臂工作區(qū)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)分別位于所述調(diào)制臂工作區(qū)的左右兩側(cè)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)與所述第一型摻雜區(qū)相連，所述第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)的接觸區(qū)域形成PN結(jié)，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間形成的接觸區(qū)域的面積大于第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間最小接觸區(qū)域的面積。本發(fā)明實(shí)施例硅基調(diào)制器的PN結(jié)作用范圍相比傳統(tǒng)的硅基調(diào)制器的PN結(jié)有所增大，調(diào)整效率大大提高，有利于器件的集成。另外，本發(fā)明實(shí)施例所述硅基調(diào)制器制備方法穩(wěn)定且可靠，可重復(fù)性高。

附圖說明

在附圖(其不一定是按比例繪制的)中，相似的附圖標(biāo)記可在不同的視圖中描述相似的部件。具有不同字母后綴的相似附圖標(biāo)記可表示相似部件的不同示例。附圖以示例而非限制的方式大體示出了本文中所討論的各個(gè)實(shí)施例。

圖1(a)為傳統(tǒng)耗盡型MZI調(diào)制器(縱向單個(gè)PN結(jié))的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1(b)為傳統(tǒng)耗盡型MZI調(diào)制器(縱向單個(gè)PN結(jié))沿圖1(a)A1-A2線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)為本發(fā)明一實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(b)為圖2(a)所述硅基調(diào)制器沿A1-A2線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3(a)為本發(fā)明另一實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3(b)為圖3(a)所述硅基調(diào)制器沿A1-A2線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(a)為本發(fā)明另一實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(b)為圖4(a)所述硅基調(diào)制器沿A1-A2線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(c)為圖4(a)所述硅基調(diào)制器沿B1-B2線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5至圖8為傳統(tǒng)硅基調(diào)制器制備流程中對應(yīng)的幾種中間結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖9為實(shí)施例四所述硅基調(diào)制器離子注入得到的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖10為實(shí)施例五所述硅基調(diào)制器第一次離子注入得到的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖11為實(shí)施例五所述硅基調(diào)制器第二次離子注入得到的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖12為實(shí)施例六所述硅基調(diào)制器第一次離子注入得到的結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖13為實(shí)施例六所述硅基調(diào)制器第二次離子注入得到的結(jié)構(gòu)剖視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例提出一種硅基調(diào)制器，所述硅基調(diào)制器包括：第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)，以及由第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)組成的調(diào)制臂工作區(qū)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)分別位于所述調(diào)制臂工作區(qū)的左右兩側(cè)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)與所述第一型摻雜區(qū)相連，所述第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)的接觸區(qū)域形成PN結(jié)，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間形成的接觸區(qū)域的面積大于第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間最小接觸區(qū)域的面積。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間最小接觸區(qū)域可為：圖1中所示縱向?qū)ΨQ分布的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的接觸區(qū)域。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)、第一型摻雜區(qū)、第二型摻雜區(qū)、 第二重?fù)诫s接觸區(qū)分別為p⁺、p、n、n⁺區(qū)、或分別為n⁺、n、p、p⁺區(qū)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第二型摻雜區(qū)半包圍住第一型摻雜區(qū)，且所述調(diào)制臂工作區(qū)的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的PN結(jié)與第一平面的相交線呈現(xiàn)類似J型的曲線；

其中，所述第一平面為所述硅基調(diào)制器的縱向截面。

在一個(gè)實(shí)施例中，俯視所述硅基調(diào)制器時(shí)，所述調(diào)制臂工作區(qū)中存在多個(gè)條形的第一型摻雜區(qū)和多個(gè)條形的第二型摻雜區(qū)，所述條形的第一型摻雜區(qū)與所述條形的第二型摻雜區(qū)交替連續(xù)分布，所有所述條形的第一型摻雜區(qū)間相互貫通，所有所述條形的第二型摻雜區(qū)間相互貫通，且所述調(diào)制臂工作區(qū)的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的PN結(jié)與第一平面的相交線呈現(xiàn)為類似矩形波的折線；

其中，所述第一平面為所述硅基調(diào)制器的縱向截面。

其中，所述條形的第一型摻雜區(qū)以及所述條形的第二型摻雜區(qū)、均可與所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)或第二重?fù)诫s接觸區(qū)與調(diào)制臂工作區(qū)之間的接觸面相平行。

在一個(gè)實(shí)施例中，俯視所述硅基調(diào)制器時(shí)，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第二型摻雜區(qū)點(diǎn)陣式分布在所述第一型摻雜區(qū)中；所述調(diào)制臂工作區(qū)的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的PN結(jié)與第一平面的相交線有的呈現(xiàn)為類似矩形波的折線，有的呈現(xiàn)為類似L型折線，且所述第一型摻雜區(qū)整體貫通相連，所述第二型摻雜區(qū)整體貫通相連；

其中，所述第一平面為所述硅基調(diào)制器的縱向截面；所述呈現(xiàn)為類似矩形波折線的相交線對應(yīng)的所述第一平面與呈現(xiàn)為類似L型折線的相交線對應(yīng)的所述第一平面為兩個(gè)不同的平面。

本發(fā)明實(shí)施例硅基調(diào)制器的PN結(jié)作用范圍相比傳統(tǒng)的硅基調(diào)制器的PN結(jié)有所增大，調(diào)整效率大大提高，有利于器件的集成。

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，所述硅基調(diào)制器包括：第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)，以及由第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)組成的調(diào)制臂工作區(qū)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)分別位于所述調(diào)制臂工作區(qū)的左右兩側(cè)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)與所述第一型摻雜區(qū)相連，所述第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)的接觸區(qū)域形成PN結(jié)；其中，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第二型摻雜區(qū)半包圍住第一型摻雜區(qū)，且所述調(diào)制臂工作區(qū)的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的PN結(jié)與第一平面的相交線呈現(xiàn)類似J型的曲線；

其中，結(jié)合圖2(a)(b)所示，所述第一平面為：俯視所述硅基調(diào)制器時(shí)，沿所述A1-A2線進(jìn)行剖切形成的。

其中，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)、第一型摻雜區(qū)、第二型摻雜區(qū)、第二重?fù)诫s接觸區(qū)分別為p⁺、p、n、n⁺區(qū)、或分別為n⁺、n、p、p⁺區(qū)。

實(shí)施例二

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，所述硅基調(diào)制器包括：第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)，以及由第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)組成的調(diào)制臂工作區(qū)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)分別位于所述調(diào)制臂工作區(qū)的左右兩側(cè)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)與所述第一型摻雜區(qū)相連，所述第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)的接觸區(qū)域形成PN結(jié)；其中，俯視所述硅基調(diào)制器時(shí)，所述調(diào)制臂工作區(qū)中存在多個(gè)條形的第一型摻雜區(qū)和多個(gè)條形的第二型摻雜區(qū)，所述條形的第一型摻雜區(qū)與所述條形的第二型摻雜區(qū)交替連續(xù)分布，所有所述條形的第一型摻雜區(qū)間相互貫通，所有所述條形的第二型摻雜區(qū)間相互貫通，且所述調(diào)制臂工作區(qū)的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的PN結(jié)與第一平面的相交線呈現(xiàn)為類似矩形波的折線；

其中，結(jié)合圖3(a)(b)所示，所述第一平面為：俯視所述硅基調(diào)制器時(shí)，沿所述A1-A2線進(jìn)行剖切形成的；所述條形的第一型摻雜區(qū)以及所述條形的第二型摻雜區(qū)、均與所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)或第二重?fù)诫s接觸區(qū)與調(diào)制臂工作區(qū)之間的接觸面相平行。

實(shí)施例三

圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，所述硅基調(diào)制器包括：第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)，以及由第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)組成的調(diào)制臂工作區(qū)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)分別位于所述調(diào)制臂工作區(qū)的左右兩側(cè)，所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)與所述第一型摻雜區(qū)相連，所述第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)的接觸區(qū)域形成PN結(jié)；其中，俯視所述硅基調(diào)制器時(shí)，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第二型摻雜區(qū)點(diǎn)陣式分布在所述第一型摻雜區(qū)中；所述調(diào)制臂工作區(qū)的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間的PN結(jié)與第一平面的相交線有的呈現(xiàn)為類似矩形波的折線，有的呈現(xiàn)為類似L型折線，且所述第一型摻雜區(qū)整體貫通相連，所述第二型摻雜區(qū)整體貫通相連；

其中，結(jié)合圖4(a)、(b)和(c)所示，所述第一平面為所述硅基調(diào)制器的縱向截面；所述呈現(xiàn)為類似矩形波折線的相交線對應(yīng)的所述第一平面與呈現(xiàn)為類似L型折線的相交線對應(yīng)的所述第一平面為兩個(gè)不同的平面，所述呈現(xiàn)為類似矩形波折線的相交線位于沿所述A1-A2線進(jìn)行剖切形成的截面上；所述呈現(xiàn)為類似L型折線的相交線位于沿所述B1-B2線進(jìn)行剖切形成的截面上。

下面對本發(fā)明實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的制備方法進(jìn)行描述。

首先對圖1中所示傳統(tǒng)硅基調(diào)制器的制備方法進(jìn)行簡單描述，其包括如下包括：

步驟一：提供第一型(n或p型)摻雜SOI襯底，直接使用摻雜濃度為1E17cm-3—1E19cm-3之間的襯底，或者使用離子注入方法將摻雜濃度調(diào)整到該范圍內(nèi)，如圖5所示；

步驟二：利用光刻刻蝕工藝制備光波導(dǎo)，即得到圖6所示的結(jié)構(gòu)；

步驟三：利用光刻刻蝕工藝設(shè)定光波導(dǎo)兩邊的接觸區(qū)，然后分別利用離子注入方法注入相應(yīng)的離子，實(shí)現(xiàn)濃度為1E19cm-3—1E21cm-3的重?fù)诫s區(qū)域，如圖7所示；

步驟四：利用光刻刻蝕工藝設(shè)定第二型(p或n型)離子摻雜區(qū)域；

步驟五：垂直縱向注入第二型離子，退火激活注入的離子，退火后的第二摻雜濃度范圍為1E17cm-3—1E19cm-3，結(jié)構(gòu)如圖8所示。

基于上述傳統(tǒng)的制備方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種硅基調(diào)制器的制備方法，包括：

形成第一型摻雜襯底，并利用刻蝕工藝將所述第一型摻雜襯底制備成光波導(dǎo)；

利用刻蝕工藝形成光波導(dǎo)兩邊的接觸區(qū)，然后分別利用離子注入方法向所述兩個(gè)接觸區(qū)分別注入設(shè)定濃度的第一型離子或第二型離子，形成第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)；

該方法還包括：

直接利用離子注入方法形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；或者，

利用刻蝕工藝設(shè)定第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案，然后利用離子注入方法注入設(shè)定濃度的第二型離子，并退火形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；

其中，所述調(diào)制臂工作區(qū)中的第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間形成的接觸區(qū)域的面積大于第一型摻雜區(qū)和第二型摻雜區(qū)之間最小接觸區(qū)域的面積。

一個(gè)實(shí)施例中，所述直接利用離子注入方法形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)，包括：

在設(shè)定的角度范圍內(nèi)向所述光波導(dǎo)單次或多次注入第二型離子，然后退火激活注入的所述第二型離子，形成設(shè)定離子濃度的第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；

其中，所述設(shè)定的角度范圍為：與豎直方向呈現(xiàn)15-75度、且與所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)之間水平連線平行。

一個(gè)實(shí)施例中，所述利用刻蝕工藝和離子注入方法形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)，包括：

利用刻蝕工藝設(shè)定第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案，所述圖案為多個(gè)相互間隔的條形；

向所述第二型摻雜區(qū)對應(yīng)的圖案區(qū)域垂直縱向注入第二型離子，去除第一 型摻雜區(qū)上的感光材料；

在設(shè)定的角度范圍內(nèi)向所述光波導(dǎo)單次或多次注入第二型離子；

退火激活注入的所述第二型離子，形成設(shè)定離子濃度的第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；

其中，所述設(shè)定的角度范圍為：與豎直方向呈現(xiàn)15-75度、且與所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)之間水平連線平行。

一個(gè)實(shí)施例中，所述利用刻蝕工藝和離子注入方法形成第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)，包括：

利用刻蝕工藝設(shè)定第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案，所述圖案為點(diǎn)陣形；

向所述第二型摻雜區(qū)對應(yīng)的圖案區(qū)域垂直縱向注入第二型離子，去除第一型摻雜區(qū)上的感光材料；

在設(shè)定的角度范圍內(nèi)向所述光波導(dǎo)單次或多次注入第二型離子；

退火激活注入的所述第二型離子，形成設(shè)定離子濃度的第二型摻雜區(qū)，得到調(diào)制臂工作區(qū)；

其中，所述設(shè)定的角度范圍為：與豎直方向呈現(xiàn)15-75度、且與所述第一重?fù)诫s接觸區(qū)和第二重?fù)诫s接觸區(qū)之間水平連線平行。

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例四

本實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的結(jié)構(gòu)為圖2所示，其制備方法如下：

步驟一至步驟三的方法與上文傳統(tǒng)硅基調(diào)制器的制備方法完全相同，此處不再詳述。

步驟四：調(diào)整離子注入的角度(與豎直方向呈現(xiàn)15-75度，且與圖2所述A1-A2線平行)，單次或者多次注入第二型離子(可通過調(diào)整注入角度或者增大左側(cè)重?fù)诫s接觸區(qū)，即n⁺/p⁺區(qū)域的面積，確保不要注入到左側(cè)的第一型摻雜區(qū)，即：n/p區(qū)域)，調(diào)整第二型離子注入的能量和劑量來控制PN結(jié)的深度(能量越高深度越大)和濃度(劑量越高濃度越大)，最終使得PN結(jié)區(qū)域盡量靠近調(diào)制臂工作區(qū)的中間位置；然后退火激活注入的離子，退火后的第二型離子的摻 雜濃度范圍為1E17cm-3—1E19cm-3，如圖9所示。

本發(fā)明實(shí)施例與傳統(tǒng)的縱向單個(gè)PN結(jié)調(diào)制器相比有下面優(yōu)點(diǎn)：

1)本實(shí)施例所述調(diào)制器的PN結(jié)作用范圍更大(長度及面積均有所增加)，利用COMSOL有限元軟件模擬可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻雜濃度為1E18cm-3時(shí)，所述圖2所示折線PN結(jié)結(jié)構(gòu)的MZI調(diào)制器調(diào)制效率是傳統(tǒng)的縱向單個(gè)PN結(jié)調(diào)制器的兩倍；

2)折線PN結(jié)結(jié)構(gòu)MZI調(diào)制器的制備過程省去了現(xiàn)有的“利用光刻技術(shù)設(shè)定第二型離子摻雜區(qū)域”步驟，有效的減少了制備成本，還免去了此步驟帶來的誤差和成品率的問題；

3)折線PN結(jié)結(jié)構(gòu)MZI調(diào)制器的第二型摻雜區(qū)域是通過調(diào)整離子注入的角度實(shí)現(xiàn)的，而傳統(tǒng)的縱向單個(gè)PN結(jié)調(diào)制器的第二型摻雜區(qū)域是由光刻步驟設(shè)定出來的，在實(shí)際情況中，調(diào)整離子注入的角度比光刻步驟的可靠性、穩(wěn)定性、一致性更高，所以折線PN結(jié)結(jié)構(gòu)MZI調(diào)制器的制備整體上的重復(fù)性可靠性更高。

實(shí)施例五

本實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的結(jié)構(gòu)為圖3所示，其制備方法如下：

步驟一至步驟三的方法與上文傳統(tǒng)硅基調(diào)制器的制備方法完全相同，此處不再詳述。

步驟四：利用光刻技術(shù)設(shè)定條形第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案；

該步驟中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知在設(shè)定第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案時(shí)，需要進(jìn)行感光材料，如：光刻膠的涂布，形成第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案后，所述第一型摻雜區(qū)上的光刻膠還未去除，以防止后續(xù)第一次第二型離子注入時(shí)將第二型離子注入到所述第一型摻雜區(qū)。

步驟五：第一次第二型離子注入：垂直縱向注入，得到圖10所示的單結(jié)或多結(jié)的條形注入結(jié)構(gòu)，然后去除第一型摻雜區(qū)上的光刻膠；

步驟六：第二次第二型離子注入：調(diào)整離子注入的角度(與豎直方向呈現(xiàn)15-75度，且與圖3所述A1-A2線平行)，單次或者多次注入第二型離子，將多 個(gè)條形結(jié)構(gòu)穿通起來，如上文所述，調(diào)整離子注入的能量和劑量來控制PN結(jié)的深度和濃度，注入深度盡量靠近調(diào)制臂工作區(qū)的表面位置；退火激活注入的第二型離子，退火后的第二摻雜濃度范圍為1E17cm-3—1E19cm-3，得到圖11所示的結(jié)構(gòu)，調(diào)整光波導(dǎo)中的PN結(jié)位置，實(shí)現(xiàn)盡量大的調(diào)制效率。

本發(fā)明實(shí)施例與傳統(tǒng)的縱向單個(gè)PN結(jié)調(diào)制器相比有下面優(yōu)點(diǎn)：

1)所述條形PN結(jié)結(jié)構(gòu)MZI調(diào)制器的PN結(jié)作用范圍更大，利用COMSOL有限元軟件模擬可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻雜濃度為3E18cm-3時(shí)，條形PN結(jié)結(jié)構(gòu)MZI調(diào)制器調(diào)制效率是傳統(tǒng)的縱向單個(gè)PN結(jié)調(diào)制器的三倍；

2)條形PN結(jié)結(jié)構(gòu)MZI調(diào)制器的制備過程雖然增加了步驟“第二次第二型離子注入”，但是該步驟的工藝成本和復(fù)雜度不高，可靠性和一致性很好，所以由于此步驟引起代價(jià)較低。

實(shí)施例六

本實(shí)施例所述硅基調(diào)制器的結(jié)構(gòu)為圖4所示，其制備方法如下：

步驟一至步驟三的方法與上文傳統(tǒng)硅基調(diào)制器的制備方法完全相同，此處不再詳述。

步驟三：利用光刻技術(shù)設(shè)定點(diǎn)陣形第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案；

該步驟中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知在設(shè)定第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案時(shí)，需要進(jìn)行感光材料，如：光刻膠的涂布，形成第二型摻雜區(qū)在水平面上的圖案后，所述第一型摻雜區(qū)上的光刻膠還未去除，以防止后續(xù)第一次第二型離子注入時(shí)將第二型離子注入到所述第一型摻雜區(qū)。

步驟四：第一次第二型離子注入：垂直縱向注入，實(shí)現(xiàn)多柱形的注入結(jié)構(gòu)，，然后去除第一型摻雜區(qū)上的光刻膠，得到圖12所示的結(jié)構(gòu)(其為硅基調(diào)制器沿圖4中A1-A2線的剖視圖)；

步驟四：第二次第二型離子注入：調(diào)整離子注入的角度(與豎直方向呈現(xiàn)15-75度，且與圖3所述A1-A2線平行)，單次或者多次注入，將多條柱形結(jié)構(gòu)穿通起來，調(diào)整離子注入的能量和劑量來控制PN結(jié)的深度和濃度，注入深度盡量靠近調(diào)制臂工作區(qū)的表面位置；退火激活注入的第二型離子，退火后的第 二摻雜濃度范圍為1E17cm-3—1E19cm-3，得到圖13所示的結(jié)構(gòu)，調(diào)整光波導(dǎo)中的PN結(jié)位置，實(shí)現(xiàn)盡量大的調(diào)制效率。

本發(fā)明實(shí)施例與傳統(tǒng)的縱向單個(gè)PN結(jié)調(diào)制器相比有下面優(yōu)點(diǎn)：

1)所述點(diǎn)陣PN結(jié)結(jié)構(gòu)MZI調(diào)制器的PN結(jié)作用范圍更大，可以有效的提高調(diào)制器的調(diào)制效率；

2)所述點(diǎn)陣PN結(jié)結(jié)構(gòu)MZI調(diào)制器的制備過程雖然增加了步驟“第二次第二型離子注入”，但是該步驟的工藝成本和復(fù)雜度不高，可靠性和一致性很好，所以由于此步驟引起代價(jià)較低。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用硬件實(shí)施例、軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器和光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè) 流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。