[发明专利]硅基脊型波导调制器及其制造方法

权利要求书

1.一种光电器件，其特征在于，包括：

硅基脊型波导调制器，包括：

第一顶部硅层，包括第一掺杂区，所述第一掺杂区至少部分地用第一导电型掺杂剂进行掺杂；

第二顶部硅层，包括第二掺杂区，所述第二掺杂区至少部分地用第二导电型掺杂剂进行掺杂，所述第二顶部硅层的所述第二掺杂区至少部分在所述第一顶部硅层的所述第一掺杂区的正上方；

薄栅介质层，设于所述第一顶部硅层和第二顶部硅层之间，所述薄栅介质层包括与所述第一顶部硅层接触的第一侧和与所述第二顶部硅层接触的第二侧；

脊型波导，形成于所述第二顶部硅层上；

第一电触头，形成于所述第一顶部硅层上；和

第二电触头，形成于所述第二顶部硅层上；

其中，当电信号施加到所述第一和第二电触头时，自由载流子同时在所述薄栅介质层的第一和第二侧上的所述第一顶部硅层和所述第二顶部硅层内积累、耗尽或反向，且约束光场的所述脊型波导的折射率被调制。

2.根据权利要求1所述的光电器件，其特征在于，所述第一顶部硅层和所述第二顶部硅层中的至少一个由单晶硅制成。

3.一种光电器件的制造方法，包括：

形成第一SOI晶片，其包括第一硅衬底、第一BOX层和形成于所述第一BOX层上方的第一顶部硅层；

执行第一离子注入工艺，以在所述第一顶部硅层中形成第一掺杂区，所述第一掺杂区可至少部分地用第一导电型掺杂剂进行掺杂；

执行第一热处理工艺，以在所述第一顶部硅层上方形成第一薄介质层；

制备包括第二硅衬底的第二SOI晶片、第二BOX层和形成于所述第二BOX层上方的第二顶部硅层；

执行晶圆键合工艺，以便随着所述第二顶部硅层面对面地与所述薄介质层键合，将所述第一SOI晶片和所述第二SOI晶片结合；

执行研磨工艺和第一干法刻蚀工艺，以去除所述第二SOI晶片的所述第二硅衬底，将所述第二BOX层用作所述第一干法刻蚀工艺的阻挡层；

执行第二干法刻蚀工艺，以去除所述第二BOX层，将所述第二顶部硅层用作所述第二干法刻蚀工艺的阻挡层；

执行第二离子注入工艺，以在所述第二顶部硅层中形成第二掺杂区，所述第二掺杂区至少部分地用第二导电型掺杂剂进行掺杂；

执行第三干法刻蚀工艺，以在所述第二顶部硅层上形成脊型波导；和

执行钝化工艺和金属化工艺，以在所述第一顶部硅层上形成第一电触头和在所述第二顶部硅层上形成第二电触头。

4.根据权利要求3所述的光电器件的制造方法，其特征在于，包括：

在所述第二SOI晶片上执行第二热处理工艺，以在所述第二顶部硅层上方形成第二薄介质层；

执行晶圆键合工艺，以随着所述第二顶部硅层面对面地与所述第一薄介质层键合，将所述第一SOI晶片和所述第二SOI晶片结合。

5.一种光电器件的制造方法，包括：

制备包括第一硅衬底的第一SOI晶片、第一BOX层和形成于所述第一BOX层上方的第一顶部硅层；

执行第一热处理工艺，以在所述第一顶部硅层上方形成第一薄介质层；

制备具有第二硅衬底的第二SOI晶片、第二BOX层和形成于所述第二BOX层上方的第二顶部硅层；

执行晶圆键合工艺，以便随着所述第二顶部硅层面对面地与所述薄介质层键合，将所述第一SOI晶片和第二SOI晶片结合；

执行研磨工艺和第一干法刻蚀工艺，以去除所述第二SOI晶片的所述第二硅衬底，将所述第二BOX层用作所述第一干法刻蚀工艺的阻挡层；

执行第二干法刻蚀工艺，以去除所述第二BOX层，将所述第二顶部硅层用作所述第二干法刻蚀工艺的阻挡层；

执行第三干法刻蚀工艺，以在所述第二顶部硅层上形成脊型波导，其中所述第二顶部硅层的窗口区向下蚀刻到所述薄介质层；

执行第一离子注入工艺，以通过所述窗口区将第一型掺杂剂注入所述第一顶部硅层；

执行第三热处理工艺，以引起所述第一型掺杂剂的横向扩散，在所述第一顶部硅层中形成第一导电型区；

执行第二离子注入工艺，以便用第二型掺杂剂在所述第二顶部硅层中形成第二导电型区；和

执行钝化工艺和金属化工艺，以在所述第一顶部硅层上形成第一电触头和在所述第二顶部硅层上形成第二电触头。