一种光芯片、光模块及通信设备的制作方法

1.本技术涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光芯片、光模块及通信设备。


背景技术：

2.随着互联网技术的发展，人类对网络带宽需求的不断快速爆炸式增长。灵活光网络的提出、相干技术的发展，光网络集成度的提升等，都在有效的解决人们日益增长的需求。随着光通信系统的集成度不断提升，光模块正在向高速率、小型化、低成本、低功耗等方向发展。
3.高速电光调制器和高速光电探测器作为对光网络的中从电域向光域/光域向电域转换的核心接口，被广泛应用于大容量长距离的相干通信系统中，光器件和其中光芯片的形态会直接影响到整个光模块的速率，尺寸，成本和功耗。
4.然而，相关技术中，由于光芯片的集成度较低，导致光模块的尺寸无法减小、光模块的功耗无法进一步降低。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种光芯片、光模块及通信设备，用以解决相关技术中由于光芯片的集成度较低导致光模块的尺寸无法减小、功耗无法降低的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种光芯片。本技术实施例提供的光芯片可以包括：半导体衬底，以及位于半导体衬底之上的硅波导层、氮化硅波导层、电光调制器和光电探测器。光电探测器可以包括：锗本征结构，以及位于锗本征结构两侧的p型掺杂区和n型掺杂区，锗本征结构、p型掺杂区和n型掺杂区集成于硅波导层内。氮化硅波导层位于硅波导层背离半导体衬底的一侧，电光调制器位于氮化硅波导层背离半导体衬底的一侧。
7.本技术实施例提供的光芯片，通过设置硅波导层、氮化硅波导层、电光调制器和光电探测器，可以使光芯片集成多种材料，实现各种高性能无源结构的集成。此外，光电探测器可以与硅波导层集成，进一步提高了光芯片的集成度。因此，本技术实施例中的光芯片的集成度较高。进而，将该光芯片应用于光模块中，可以降低光模块的尺寸、成本及功耗。
8.在一种可能的实现方式中，本技术实施例中的光芯片可以集成相干发射器和接收器，实现收发一体设置。因此，本技术实施例中的光芯片可以具有收发一体、高带宽、无制冷、小尺寸非气密封装、集成度高等优点。
9.在具体实施时，半导体衬底与硅波导层之间设有绝缘介质层，硅波导层与氮化硅波导层之间设有绝缘介质层，氮化硅波导层与电光调制器之间设有绝缘介质层。也就是说，在本技术实施例中的光芯片中，相邻两层导电膜层之间均设有绝缘介质层，以起到绝缘不同的导电部件的作用。可选地，绝缘介质层的材料可以包括二氧化硅，当然，绝缘介质层也可以采用其他材料，此处不做限定。
10.在本技术实施例中，硅波导层可以包括：硅波导，当然，硅波导层中还可以设置其他部件，此处不做限定。
11.在一种可能的实现方式中，硅波导层在背离半导体衬底的一侧设有凹槽，锗本征结构位于凹槽内，p型掺杂区和n型掺杂区位于硅波导层中的凹槽的两侧。锗本征结构可以与两侧的p型掺杂区、n型掺杂区构成p型-本征-n型结，以实现锗光电二极管(ge pd)的功能。在实际工艺过程中，可以在硅波导层的某一区域中掺入p型离子，形成p型掺杂区，在硅波导层的另一区域中掺入n型离子，形成n型掺杂区，然后，在p型掺杂区与n型掺杂区之间形成凹槽，可以采用外延生长的方式在凹槽内形成锗本征结构，从而将锗本征结构、p型掺杂区和n型掺杂区集成于硅波导层内，实现了光电探测器与硅波导层的集成。
12.本技术实施例中，氮化硅波导层位于硅波导层背离半导体衬底的一侧，在具体实施时，氮化硅波导层可以设置在距离硅波导层50nm～150nm的位置处。由于氮化硅波导层的传输损耗和温度传输损耗均较低，因而，氮化硅波导层中能够集成损耗较低的无源结构，使光芯片的损耗较低。举例来说，氮化硅波导层可以包括：氮化硅波导、端面耦合器(edge coupler，ec)、偏振转化分数器(polarization rotator splitters，psr)中的至少之一。
13.在本技术的实施例中，电光调制器可以包括：薄膜铌酸锂波导、信号电极和固定电位电极，半导体衬底设有空腔，空腔在半导体衬底上的正投影与信号电极在半导体衬底上的正投影具有交叠区域；和/或，空腔在半导体衬底上的正投影与固定电位电极在半导体衬底上的正投影具有交叠区域。通过在半导体衬底中设置对应于信号电极和/或固定电位电极的位置的空腔，提升了电光调制器的阻抗和带宽。电光调制器中设有薄膜铌酸锂波导，使得电光调制器具有高带宽、无制冷、尺寸小、可被应用于130g和更高波特率相干通讯等场景的特点。
14.在本技术实施例的电光调制器中，信号电极和固定电位电极之间的电容与半导体衬底的介电常数呈正相关的关系。由于空腔中空气的介电常数低于半导体衬底的介电常数，因而通过在半导体衬底中设置对应于信号电极和/或固定电位电极的位置的空腔，可以降低半导体衬底的介电常数，从而可以降低信号电极与固定电位电极之间的电容。由于电光调制器的阻抗与电容呈负相关的关系，因而，信号电极与固定电位电极之间的电容降低，可以提升电光调制器的阻抗。并且，半导体衬底的介电常数降低，可以使半导体衬底对射频信号的损耗更低，从而提升电光调制器的带宽。例如，本技术实施例中的电光调制器的带宽可以达到70ghz以上，阻抗可以达到60ohm以上。此外，信号电极与固定电位电极之间的电容降低，更有利于光电速度匹配，使得电光调制器的调制效果更好。在一种可能的实现方式中，半导体衬底的材料可以为石英，由于石英的介电常数较低，约为3.8左右，可以进一步提升电光调制器的阻抗和带宽。当然，半导体衬底也可以采用其他材料，例如，半导体衬底的材料可以为硅，此处不对半导体衬底的材料进行限定。
15.在具体实施时，空腔可以设置在对应于信号电极的位置处，或者，空腔可以设置在对应于固定电位电极的位置处，或者，可以在对应于信号电极和固定电位电极的位置均设置空腔，此处不对空腔的位置进行限定，只要空腔在半导体衬底上的正投影与信号电极(或固定电位电极)在半导体衬底上的正投影具有交叠区域即可。举例来说，空腔的宽度可以在10μm～100μm之间，可以根据信号电极和固定电位电极的尺寸，来设置空腔的尺寸，此处不做限定。空腔的形状可以为椭球形或球形等。
16.在具体实施时，空腔内可以设有支撑柱，支撑柱可以起到支撑电光调制器的作用。
17.在一种可能的实现方式中，薄膜铌酸锂波导可以包括：输入波导、与输入波导连接
的分束器，设置于分束器的每一个分支的波导调制臂，与各波导调制臂连接的合束器，以及与合束器连接的输出波导，每一个波导调制臂的两侧分别设有一个信号电极和一个固定电位电极。其中，分束器可以将输入波导分为至少两个分支，每一个分支的波导调制臂可以用于调制信号，例如，波导调制臂的数量可以为两个，两个波导调制臂可以对称设置。合束器可以将各波导调制臂的信号合并。在具体实施时，光信号从输入波导输入，经分束器分为至少两束光，经分束器分束后的光束分别进入波导调制臂，信号电极和固定电位电极将调制信号加载到波导调制臂上，以改变波导调制臂的有效折射率，从而，改变各波导调制臂中传输的光信号之间的相位差，以实现对光信号的调制。
18.在一种可能的实现方式中，电光调制器中的各固定电位电极电连接设置，以构成巴伦结构b，这样，可以将各固定电位电极集成为一个固定电位电极，使电光调制器的形态由双差分驱动简化为单差分驱动(dc coupled open drain)，使电光调制器的尺寸较小，并且，可以同时满足上拉(push pull)的工作条件。在具体实施时，电光调制器还可以包括：驱动器和电源端，驱动器包括信号输入端和信号输入端，驱动器可以对信号输入端和信号输入端的信号进行放大，并将放大后的信号分别输出至信号电极和固定电位电极，信号电极和固定电位电极分别与电源端电连接，在固定电位电极与电源端之间还设有第一电阻(或第二电阻)，信号电极与电源端之间设有第三电阻。
19.本技术实施例中的光芯片的制作过程中，可以采用氮化硅材料通过低压力化学气相沉积(pressure chemical vapor deposition，lpcvd)方式生长，并进行高温退火，通过刻蚀工艺得到氮化硅波导层中的波导结构。然后，在氮化硅波导层之上形成薄膜铌酸锂波导、信号电极和固定电位电极等结构，之后，采用刻蚀工艺在半导体衬底中形成空腔。在具体实施时，可以通过多层金属实现信号电极(或固定电位电极)与其他部件的连接。
20.在一种可能的实现方式中，信号电极可以包括透明导电氧化物(transparemt conducting oxides，tco)材料，固定电位电极可以包括透明导电氧化物(tco)材料。透明导电氧化物材料具有高导电率、低损耗等特点，可以提高电光调制器的调制效率，降低光芯片的尺寸。此外，信号电极和固定电位电极也可以采用其他导电材料，例如可以采用金属金(au)，此处不对信号电极和固定电位电极的材料进行限定。在具体实施时，电光调制器还可以包括：与信号电极电连接的第一连接电极，以及与固定电位电极电连接的第二连接电极，第一连接电极和第二连接电极可以采用透明导电氧化物(tco)材料，当然，第一连接电极和第二连接电极也可以采用其他导电材料，例如可以采用金属金(au)，此处不做限定。
21.在本技术的一些实施例中，本技术中的光芯片还可以包括：光传输结构，光传输结构可以包括：位于硅波导层内的第一传输部，位于氮化硅波导内的第二传输部，以及与铌酸锂波导同层设置的第三传输部，第一传输部与第二传输部光信号连接，第二传输部与第三传输部光信号连接。这样，可以实现硅波导层中的波导结构与薄膜铌酸锂波导之间的光信号传输。
22.本技术实施例中，可以将不同功能的结构集成在同一光芯片中，实现了单片混合集成。在具体实施时，本技术实施例中的光芯片不限于包括电光调制器和光电探测器，还可以包括：激光器、半导体光放大器(semiconductor optical amplifier，soa)中的至少之一。可以根据实际需要，设置各功能器件的个数和位置，举例来说，光芯片可以包括：电光调制器、半导体光放大器和光电探测器；或者，光芯片可以包括：激光器、电光调制器、半导体
光放大器、光电探测器；或者，光芯片可以包括：激光器、半导体光放大器、电光调制器、半导体光放大器、光电探测器；或者，光芯片可以包括：光电探测器、激光器、电光调制器、半导体光放大器、光电探测器。
23.第二方面，本技术实施例还提供了一种光模块，该光模块可以包括：上述任一光芯片以及壳体，壳体包覆光芯片。由于本技术实施例的上述光芯片的集成度较高。因而，将该光芯片应用于光模块中，可以降低光模块的尺寸、成本及功耗。
24.第三方面，本技术实施例还提供了一种通信设备，该通信设备可以包括：上述任一光模块，以及电源模块，电源模块用于向光模块供电；或者，该通信设备可以包括：上述任一光芯片以及壳体，壳体包裹光芯片。由于本技术实施例的上述光芯片的集成度较高。因而，将该光芯片应用于光模块或通信设备中，可以降低光模块或通信设备的尺寸、成本及功耗。
附图说明
25.图1为本技术实施例提供的光芯片的平面结构示意图；
26.图2为图1中虚线l处的截面示意图；
27.图3为本技术实施例中电光调制器的平面结构示意图；
28.图4为本技术实施例中电光调制器的另一平面结构示意图；
29.图5为本技术实施例中光芯片的局部放大示意图；
30.图6为本技术实施例中光芯片的另一结构示意图。
31.附图标记：
32.10-半导体衬底；11-硅波导层；12-氮化硅波导层；13-电光调制器；131-薄膜铌酸锂波导；132-信号电极；133-固定电位电极；14-光电探测器；141-锗本征结构；142-p型掺杂区；143-n型掺杂区；15-绝缘介质层；16-驱动器；171-第一连接电极；172-第二连接电极；18-光传输结构；181-第一传输部；182-第二传输部；183-第三传输部；201-输入波导；202-分束器；203-波导调制臂；204-合束器；205-输出波导；q-空腔；m、n-信号输入端；b-巴伦结构；p-支撑柱。
具体实施方式
33.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。
34.应注意的是，本技术的附图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本技术中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本技术保护范围内。本技术的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
35.本技术实施例提供了一种光芯片、光模块及通信设备。该光芯片可以应用于各种类型的通信设备中，例如，该通信设备可以为电信机房、数据中心、路由器、交换机、服务器等，当然，该光芯片也可以应用于其他类型的通信设备中，此处不做限定。
36.图1为本技术实施例提供的光芯片的平面结构示意图，图2为图1中虚线l处的截面示意图，如图1和图2所示，本技术实施例提供的光芯片可以包括：半导体衬底10，以及位于半导体衬底10之上的硅波导层11、氮化硅波导层12、电光调制器13和光电探测器14。光电探
测器14可以包括：锗本征结构141，以及位于锗本征结构141两侧的p型掺杂区142和n型掺杂区143，锗本征结构141、p型掺杂区142和n型掺杂区143集成于硅波导层11内。氮化硅波导层12位于硅波导层11背离半导体衬底10的一侧，电光调制器13位于氮化硅波导层12背离半导体衬底10的一侧。
37.本技术实施例提供的光芯片，通过设置硅波导层、氮化硅波导层、电光调制器和光电探测器，可以使光芯片集成多种材料，实现各种高性能无源结构的集成。此外，光电探测器可以与硅波导层集成，进一步提高了光芯片的集成度。因此，本技术实施例中的光芯片的集成度较高。进而，将该光芯片应用于光模块中，可以降低光模块的尺寸、成本及功耗。
38.在一种可能的实现方式中，本技术实施例中的光芯片可以集成相干发射器和接收器，实现收发一体设置。因此，本技术实施例中的光芯片可以具有收发一体、高带宽、无制冷、小尺寸非气密封装、集成度高等优点。
39.在具体实施时，如图2所示，半导体衬底10与硅波导层11之间设有绝缘介质层15，硅波导层11与氮化硅波导层12之间设有绝缘介质层15，氮化硅波导层12与电光调制器13之间设有绝缘介质层15。也就是说，在本技术实施例中的光芯片中，相邻两层导电膜层之间均设有绝缘介质层15，以起到绝缘不同的导电部件的作用。可选地，绝缘介质层15的材料可以包括二氧化硅，当然，绝缘介质层15也可以采用其他材料，此处不做限定。
40.在本技术实施例中，硅波导层11可以包括：硅波导，当然，硅波导层11中还可以设置其他部件，此处不做限定。
41.如图2所示，在一种可能的实现方式中，硅波导层11在背离半导体衬底10的一侧设有凹槽，锗本征结构141位于凹槽内，p型掺杂区142和n型掺杂区143位于硅波导层11中的凹槽的两侧。锗本征结构141可以与两侧的p型掺杂区142、n型掺杂区143构成p型-本征-n型结，以实现锗光电二极管(ge pd)的功能。在实际工艺过程中，可以在硅波导层11的某一区域中掺入p型离子，形成p型掺杂区142，在硅波导层11的另一区域中掺入n型离子，形成n型掺杂区143，然后，在p型掺杂区142与n型掺杂区143之间形成凹槽，可以采用外延生长的方式在凹槽内形成锗本征结构141，从而将锗本征结构141、p型掺杂区142和n型掺杂区143集成于硅波导层11内，实现了光电探测器14与硅波导层11的集成。
42.继续参照图2，本技术实施例中，氮化硅波导层12位于硅波导层11背离半导体衬底10的一侧，在具体实施时，氮化硅波导层12可以设置在距离硅波导层50nm～150nm的位置处。由于氮化硅波导层12的传输损耗和温度传输损耗均较低，因而，氮化硅波导层12中能够集成损耗较低的无源结构，使光芯片的损耗较低。举例来说，氮化硅波导层12可以包括：氮化硅波导、端面耦合器(edge coupler，ec)、偏振转化分数器(polarization rotator splitters，psr)中的至少之一。
43.在本技术实施例中，如图2所示，电光调制器13可以包括：薄膜铌酸锂波导131、信号电极132和固定电位电极133，半导体衬底10设有空腔q，空腔q在半导体衬底10上的正投影与信号电极132在半导体衬底10上的正投影具有交叠区域；和/或，空腔q在半导体衬底10上的正投影与固定电位电极133在半导体衬底10上的正投影具有交叠区域。通过在半导体衬底中设置对应于信号电极和/或固定电位电极的位置的空腔，提升了电光调制器的阻抗和带宽。电光调制器中设有薄膜铌酸锂波导，使得电光调制器具有高带宽、无制冷、尺寸小、可被应用于130g和更高波特率相干通讯等场景的特点。
44.在本技术实施例的电光调制器中，信号电极132和固定电位电极133之间的电容与半导体衬底10的介电常数呈正相关的关系。由于空腔q中空气的介电常数低于半导体衬底10的介电常数，因而通过在半导体衬底10中设置对应于信号电极132和/或固定电位电极133的位置的空腔q，可以降低半导体衬底10的介电常数，从而可以降低信号电极132与固定电位电极133之间的电容。由于电光调制器13的阻抗与电容呈负相关的关系，因而，信号电极132与固定电位电极133之间的电容降低，可以提升电光调制器13的阻抗。并且，半导体衬底10的介电常数降低，可以使半导体衬底10对射频信号的损耗更低，从而提升电光调制器的带宽。例如，本技术实施例中的电光调制器13的带宽可以达到70ghz以上，阻抗可以达到60ohm以上。此外，信号电极132与固定电位电极133之间的电容降低，更有利于光电速度匹配，使得电光调制器13的调制效果更好。在一种可能的实现方式中，半导体衬底10的材料可以为石英，由于石英的介电常数较低，约为3.8左右，可以进一步提升电光调制器13的阻抗和带宽。当然，半导体衬底10也可以采用其他材料，例如，半导体衬底10的材料可以为硅，此处不对半导体衬底10的材料进行限定。
45.在具体实施时，空腔q可以设置在对应于信号电极132的位置处，或者，空腔q可以设置在对应于固定电位电极133的位置处，或者，可以在对应于信号电极132和固定电位电极133的位置均设置空腔q，此处不对空腔q的位置进行限定，只要空腔q在半导体衬底10上的正投影与信号电极132(或固定电位电极133)在半导体衬底10上的正投影具有交叠区域即可。举例来说，空腔q的宽度可以在10μm～100μm之间，可以根据信号电极132和固定电位电极133的尺寸，来设置空腔q的尺寸，此处不做限定。空腔q的形状可以为椭球形或球形等。
46.图3为本技术实施例中电光调制器的平面结构示意图，如图3所示，薄膜铌酸锂波导131可以包括：输入波导201、与输入波导201连接的分束器202，设置于分束器202的每一个分支的波导调制臂203，与各波导调制臂203连接的合束器204，以及与合束器204连接的输出波导205，每一个波导调制臂203的两侧分别设有一个信号电极132和一个固定电位电极133。其中，分束器202可以将输入波导201分为至少两个分支，每一个分支的波导调制臂203可以用于调制信号，例如，波导调制臂203的数量可以为两个，两个波导调制臂203可以对称设置。合束器204可以将各波导调制臂203的信号合并。在具体实施时，光信号从输入波导201输入，经分束器202分为至少两束光，经分束器202分束后的光束分别进入波导调制臂203，信号电极132和固定电位电极133将调制信号加载到波导调制臂203上，以改变波导调制臂203的有效折射率，从而，改变各波导调制臂203中传输的光信号之间的相位差，以实现对光信号的调制。
47.图4为本技术实施例中电光调制器的另一平面结构示意图，如图4所示，电光调制器中的各固定电位电极133电连接设置，以构成巴伦结构b，这样，可以将各固定电位电极133集成为一个固定电位电极133，使电光调制器的形态由双差分驱动简化为单差分驱动(dc coupled open drain)，使电光调制器的尺寸较小，并且，可以同时满足上拉(push pull)的工作条件。在具体实施时，电光调制器还可以包括：驱动器16和电源端vdd，驱动器16包括信号输入端m和信号输入端n，驱动器16可以对信号输入端m和信号输入端n的信号进行放大，并将放大后的信号分别输出至信号电极132和固定电位电极133，信号电极132和固定电位电极133分别与电源端vdd电连接，在固定电位电极133与电源端vdd之间还设有第一电阻r1(或第二电阻r2)，信号电极132与电源端vdd之间设有第三电阻r3。
48.图5为本技术实施例中光芯片的局部放大示意图，如图5所示，空腔q内可以设有支撑柱p，支撑柱p可以起到支撑电光调制器13的作用。
49.本技术实施例中的光芯片的制作过程中，可以采用氮化硅材料通过低压力化学气相沉积(pressure chemical vapor deposition，lpcvd)方式生长，并进行高温退火，通过刻蚀工艺得到氮化硅波导层中的波导结构。然后，在氮化硅波导层之上形成薄膜铌酸锂波导、信号电极和固定电位电极等结构，之后，采用刻蚀工艺在半导体衬底中形成空腔。在具体实施时，可以通过多层金属实现信号电极(或固定电位电极)与其他部件的连接。
50.图6为本技术实施例中光芯片的另一结构示意图，如图6所示，信号电极132可以包括透明导电氧化物(transparemt conducting oxides，tco)材料，固定电位电极133可以包括透明导电氧化物(tco)材料。透明导电氧化物材料具有高导电率、低损耗等特点，可以提高电光调制器的调制效率，降低光芯片的尺寸。此外，信号电极132和固定电位电极133也可以采用其他导电材料，例如可以采用金属金(au)，此处不对信号电极132和固定电位电极133的材料进行限定。在具体实施时，电光调制器还可以包括：与信号电极132电连接的第一连接电极171，以及与固定电位电极133电连接的第二连接电极172，第一连接电极171和第二连接电极172可以采用透明导电氧化物(tco)材料，当然，第一连接电极171和第二连接电极172也可以采用其他导电材料，例如可以采用金属金(au)，此处不做限定。
51.在本技术的一些实施例中，如图2所示，本技术中的光芯片还可以包括：光传输结构18，光传输结构18可以包括：位于硅波导层11内的第一传输部181，位于氮化硅波导12内的第二传输部182，以及与薄膜铌酸锂波导131同层设置的第三传输部183，第一传输部181与第二传输部182光信号连接，第二传输部182与第三传输部183光信号连接。这样，可以实现硅波导层11中的波导结构与薄膜铌酸锂波导131之间的光信号传输。
52.本技术实施例中，可以将不同功能的结构集成在同一光芯片中，实现了单片混合集成。在具体实施时，本技术实施例中的光芯片不限于包括电光调制器和光电探测器，还可以包括：激光器、半导体光放大器(semiconductor optical amplifier，soa)中的至少之一。可以根据实际需要，设置各功能器件的个数和位置，举例来说，光芯片可以包括：电光调制器、半导体光放大器和光电探测器；或者，光芯片可以包括：激光器、电光调制器、半导体光放大器、光电探测器；或者，光芯片可以包括：激光器、半导体光放大器、电光调制器、半导体光放大器、光电探测器；或者，光芯片可以包括：光电探测器、激光器、电光调制器、半导体光放大器、光电探测器。
53.基于同一技术构思，本技术实施例还提供了一种光模块，该光模块可以包括：上述任一光芯片以及壳体，壳体包覆光芯片。由于本技术实施例的上述光芯片的集成度较高。因而，将该光芯片应用于光模块中，可以降低光模块的尺寸、成本及功耗。
54.基于同一技术构思，本技术实施例还提供了一种通信设备，该通信设备可以包括：上述任一光模块，以及电源模块，电源模块用于向光模块供电；或者，该通信设备可以包括：上述任一光芯片以及壳体，壳体包裹光芯片。由于本技术实施例的上述光芯片的集成度较高。因而，将该光芯片应用于光模块或通信设备中，可以降低光模块或通信设备的尺寸、成本及功耗。
55.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优
选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
56.显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的精神和范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种光芯片，其特征在于，包括：半导体衬底，以及位于所述半导体衬底之上的硅波导层、氮化硅波导层、电光调制器和光电探测器；所述光电探测器包括：锗本征结构，以及位于所述锗本征结构两侧的p型掺杂区和n型掺杂区；所述锗本征结构、所述p型掺杂区和n型掺杂区集成于所述硅波导层内；所述氮化硅波导层位于所述硅波导层背离所述半导体衬底的一侧，所述电光调制器位于所述氮化硅波导层背离所述半导体衬底的一侧。2.如权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述硅波导层在背离所述半导体衬底的一侧设有凹槽，所述锗本征结构位于所述凹槽内；所述p型掺杂区和所述n型掺杂区位于所述硅波导层中的所述凹槽的两侧。3.如权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述氮化硅波导层包括：氮化硅波导、端面耦合器、偏振转化分数器中的至少之一；所述硅波导层包括：硅波导。4.如权利要求1所述的光芯片，其特征在于，所述电光调制器包括：薄膜铌酸锂波导、信号电极和固定电位电极；所述半导体衬底设有空腔，所述空腔在所述半导体衬底上的正投影与所述信号电极在所述半导体衬底上的正投影具有交叠区域；和/或，所述空腔在所述半导体衬底上的正投影与所述固定电位电极在所述半导体衬底上的正投影具有交叠区域。5.如权利要求4所述的光芯片，其特征在于，所述空腔内设有支撑柱。6.如权利要求4所述的光芯片，其特征在于，所述薄膜铌酸锂波导包括：输入波导、与所述输入波导连接的分束器，设置于所述分束器的每一个分支的波导调制臂，与各所述波导调制臂连接的合束器，以及与所述合束器连接的输出波导；每一个所述波导调制臂的两侧分别设有一个所述信号电极和一个所述固定电位电极；所述电光调制器中的各所述固定电位电极电连接设置。7.如权利要求4所述的光芯片，其特征在于，所述信号电极包括透明导电氧化物材料，所述固定电位电极包括透明导电氧化物材料。8.如权利要求1～7任一项所述的光芯片，其特征在于，还包括：光传输结构；所述光传输结构包括：位于所述硅波导层内的第一传输部，位于所述氮化硅波导内的第二传输部，以及与所述铌酸锂波导同层设置的第三传输部，所述第一传输部与所述第二传输部光信号连接，所述第二传输部与所述第三传输部光信号连接。9.如权利要求1～8任一项所述的光芯片，其特征在于，所述半导体衬底与所述硅波导层之间设有绝缘介质层，所述硅波导层与所述氮化硅波导层之间设有绝缘介质层，所述氮化硅波导层与所述电光调制器之间设有绝缘介质层。10.如权利要求1～9任一项所述的光芯片，其特征在于，还包括：激光器、半导体光放大器中的至少之一。11.一种光模块，其特征在于，包括：如权利要求1～10任一项所述的光芯片以及壳体，所述壳体包覆所述光芯片。12.一种通信设备，其特征在于，包括：如权利要求11所述的光模块，以及电源模块，所述电源模块用于向所述光模块供电；或者，所述通信设备包括：如权利要求1～10任一项所述的光芯片以及壳体，所述壳体包裹所述光芯片。

技术总结
本申请提供一种光芯片、光模块及通信设备，光芯片包括：半导体衬底，以及位于半导体衬底之上的硅波导层、氮化硅波导层、电光调制器和光电探测器。光电探测器包括：锗本征结构，以及位于锗本征结构两侧的P型掺杂区和N型掺杂区；锗本征结构、P型掺杂区和N型掺杂区集成于硅波导层内。氮化硅波导层位于硅波导层背离半导体衬底的一侧，电光调制器位于氮化硅波导层背离半导体衬底的一侧。本申请实施例中的光芯片的集成度较高，将该光芯片应用于光模块中，可以降低光模块的尺寸、成本及功耗。成本及功耗。成本及功耗。


技术研发人员：孙梦蝶 陈宏民
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2023/10/6