[发明专利]一种硅基电吸收调制器及其制备方法

权利要求书

1.一种硅基电吸收调制器，其特征在于，该调制器包括：

SOI衬底(100)，该衬底由三部分叠加而成，由下至上分别为底部Si材料层(130)、二氧化硅填埋层(120)和顶层硅(110)；

波导层(111)，由所述衬底(100)上的部分顶层硅(110)刻蚀而成，其上制备有掺杂区；所述掺杂区在所述波导层(111)上中间区域，从左至右依次为n型重掺杂区(114)、n型轻掺杂区(112)、p型轻掺杂区(113)、p型重掺杂区(115)；

二氧化硅窗口层(300)，覆盖在所述波导层(111)和掺杂区的部分表面，其中间区域开有外延窗口；

调制层(200)，布置在所述外延窗口中，包括前三维光耦合器(210)、后三维光耦合器(220)、调制层i区(230)和调制层p型轻掺杂区(240)；

绝缘介质层(400)，覆盖于所述二氧化硅窗口层(300)和调制层(200)之上；

n电极(510)和p电极(520)，设于所述二氧化硅窗口层(300)和绝缘介质层(400)的电极窗口中；

其中，所述n型轻掺杂区(112)、p型轻掺杂区(113)、调制层i区(230)和调制层p型轻掺杂区(240)形成一非对称纵向PIN结，通过施加外部电压控制所述调制层i区(230)中的电场，实现对光速光场功率的电光调制；

或，所述n型轻掺杂区(112)、p型轻掺杂区(113)、调制层p型轻掺杂区(240)在所述前三维光耦合器(210)和后三维光耦合器(220)中分别形成所述非对称纵向PIN结。

2.根据权利要求1所述的硅基电吸收调制器，其特征在于，通过选择外延获得所述前三维光耦合器(210)和后三维光耦合器(220)，通过控制所述二氧化硅窗口层(300)的窗口形状和大小获得所述调制层(200)的不同形状。

3.根据权利要求1所述的硅基电吸收调制器，其特征在于，所述n型轻掺杂区(112)和p型轻掺杂区(113)之间存在间隙。

4.根据权利要求1所述的硅基电吸收调制器，其特征在于，所述调制层p型轻掺杂区(240)位于偏向所述p型轻掺杂区(113)的一侧，与p型轻掺杂区(113)电性连接。

5.根据权利要求1所述的硅基电吸收调制器，其特征在于，所述n电极(510)和p电极(520)分别位于所述调制层(200)的两侧区域，分别制作在所述二氧化硅窗口层(300)和绝缘介质层(400)的电极窗口中，分别与所述n型重掺杂区(114)和p型重掺杂区(115)电学连接。

6.一种硅基电吸收调制器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在SOI衬底(100)的顶层硅(110)制作台面，形成波导层(111)；

步骤2：在所述波导层(111)上制作掺杂区；

步骤3：在所述顶层硅(110)和波导层(111)之上制作二氧化硅窗口层(300)；

步骤4：在二氧化硅窗口层(300)上开外延窗口，该外延窗口中间为矩形，两端为渐变锥形；

步骤5：在所述外延窗口中的矩形外延窗口中选择外延调制层(200)，在长条形外延窗口两端的渐变锥形外延窗口中生长前三维光耦合器(210)和后三维光耦合器(220)；

步骤6：在所述调制层(200)上制作调制层p型轻掺杂区(240)；

步骤7：在所述调制层(200)和二氧化硅窗口层(300)上制作绝缘介质层(400)；

步骤8：在二氧化硅窗口层(300)和绝缘介质层(400)上开电极窗口；

步骤9：在所述电极窗口中分别制作n电极(510)和p电极(520)。

7.根据权利要求6所述的硅基电吸收调制器制备方法，其特征在于，通过刻蚀顶层硅(110)制备波导层(111)，其中，当刻蚀深度小于220nm时，刻蚀所述顶层硅(110)所得到的波导层(111)为脊形波导，当刻蚀深度大于等于220nm时，刻蚀所述顶层硅(110)所得到的波导层(111)为条形波导。

8.根据权利要求6所述的硅基电吸收调制器制备方法，其特征在于，所述调制层(200)的材料为锗硅合金、纯锗或锗锡合金中的一种。