20、探秘CMOS光子学：从器件集成到库设计的全面解析

探秘CMOS光子学：从器件集成到库设计的全面解析

在当今科技飞速发展的时代，CMOS光子学作为一项极具潜力的技术，正逐渐成为光电子集成领域的研究热点。本文将深入探讨CMOS光子学中从器件制造到库设计的一系列关键技术和挑战。

1. 调制器与接触模块技术

调制器在光电子系统中起着至关重要的作用，其实现电光效应主要依赖基于载波的机制。在制造过程中，采用标准的注入技术来创建各种器件所需的掺杂分布。这些注入步骤与标准的n阱和p阱注入模块集成，使用相同的注入工具和激活步骤，无需额外的热处理。不同的注入掺杂用于实现不同的功能，例如在需要低光损耗的区域采用低掺杂，而在需要低串联电阻的区域采用高掺杂。

为有源光器件（包括锗光电二极管）提供接触时，使用原始CMOS工艺的标准接触模块、标准源/漏注入和硅化物工艺来实现与硅的欧姆接触。对于锗模块，则采用不同的注入方式且不进行硅化物处理。硅化物处理在光波导区域被阻挡，以避免过高的光传播损耗，这是通过存在的介电层实现的，而接触区域则没有该介电层。接触模块设计灵活，能够适应多种地形，可轻松处理与光器件和锗层的接触。

2. 锗模块的特性与应用

锗（Ge）和硅锗（SiGe）合金在光子学应用中具有很大的潜力。SiGe的折射率比Si高，其吸收边缘在近红外区域延伸更远，能够在光通信波长下实现高效的光吸收。离散的Ge探测器在近红外光检测市场中与III - V族探测器竞争，因其成本较低，但使用范围主要限制在C波段（约1550nm），在L波段（1600nm）的吸收系数较低，无法提供高效的光响应。在低速应用且敏感区域尺寸是关键因素时，由于成本原因，Ge探测器更受青睐。

基于锗硅（Ge - on - Si）的光电探测器自1966