[发明专利]基于插指型MOS结构的硅基电光调谐波导结构

权利要求书

1.一种基于插指型MOS结构的硅基电光调谐波导结构，包括 SOI晶圆，该晶圆包括由下至上设置的单晶硅材质的硅衬底(10)、 填埋二氧化硅层(20)和单晶硅材质的外延硅层；其特征在于：外延 硅层上设置有基于插指型MOS结构的硅基电光调谐波导，该波导包 括由下至上设置的硅波导下半层、栅氧层(40)和硅波导上半层、以 及设置于硅波导上半层上的第一电极(701)、设置于硅波导下半层上 的第二电极(702)；

所述硅波导下半层包括掺杂类型均为P型或N型的下波导区 (301)、下平板区(302)和下欧姆接触区(303)；下波导区(301) 用于承载光场，下波导区(301)的掺杂浓度为10¹⁷～10¹⁸cm^-3；下 平板区(302)位于下波导区(301)的外侧，下平板区(302)用于 降低波导串联电阻，下平板区(302)的掺杂浓度为10¹⁸～10¹⁹cm^-3； 下欧姆接触区(303)位于下平板区(302)的外侧，下欧姆接触区(303) 的掺杂浓度为10¹⁹～10²¹cm^-3；第二电极(702)位于下欧姆接触区 (303)上；所述栅氧层(40)位于下波导区(301)的外表面，栅氧 层(40)的厚度为1～50nm；

所述硅波导上半层包括掺杂类型相同、且与硅波导下半层相反的 上波导区(501)、上平板区(502)和上欧姆接触区(503)；上波导 区(501)覆盖于栅氧层(40)上，上波导区(501)用于承载光场， 上波导区(501)的掺杂浓度为10¹⁷～101⁸cm^-3，所述下波导区(301)、 栅氧层(40)和上波导区(501)形成插指型MOS结；所述上平板 区(502)位于上波导区(501)的外侧，上平板区(502)用于降低 波导串联电阻，上平板区(502)的掺杂浓度为10¹⁸～10¹⁹cm^-3；所 述上欧姆接触区(503)位于上平板区(502)的外侧，上欧姆接触区 (503)的掺杂浓度为101⁹～10²¹cm^-3，所述第一电极(701)位于上 欧姆接触区(503)上。

2.如权利要求1所述的基于插指型MOS结构的硅基电光调谐 波导结构，其特征在于：所述基于插指型MOS结构的硅基电光调谐 波导上沉积有起钝化作用的SiO2覆盖层(60)。

3.如权利要求1所述的基于插指型MOS结构的硅基电光调谐 波导结构，其特征在于：所述上波导区(501)、上平板区(502)和 上欧姆接触区(503)通过CMP工艺形成平整的上表面。

4.如权利要求1所述的基于插指型MOS结构的硅基电光调谐 波导结构，其特征在于：该结构实现电光调制时，将基于插指型MOS 结构的硅基电光调谐波导构成常用调制器结构；对第一电极(701) 和第二电极(702)施加不同电压时，在栅氧层(40)附近形成载流 子积聚或耗尽，通过等离子色散效应调谐波导中光场的有效折射率和 吸收损耗；将有效折射率和吸收损耗的变化转变为光信号的强度、相 位或偏振变化，从而实现电光调制功能。

5.如权利要求1至4任一项所述的基于插指型MOS结构的硅 基电光调谐波导结构，其特征在于：所述硅衬底(10)的电阻率为 10～10000ohm·cm。

6.如权利要求1至4任一项所述的基于插指型MOS结构的硅 基电光调谐波导结构，其特征在于：所述填埋二氧化硅层(20)的折 射率为1.42～1.47，厚度为0.1～5um。

7.如权利要求1至4任一项所述的基于插指型MOS结构的硅 基电光调谐波导结构，其特征在于：所述外延硅层的本征掺杂类型为 P型或N型，本征掺杂浓度为10¹⁵～10¹⁶cm^-3，厚度为0.1～1um。