The present disclosure provides a method for preparing mid-infrared band modulators, including: step 1: vacuum bonding of top silicon (1) on SOI substrate with N-type InSb substrate (20); step 2: etching ridge-shaped N-type InSb structure (2) after thinning N-type InSb substrate (20); the ridge-shaped N-type InSb structure (2) includes a ridge in the middle and a flat plate on both sides; step 3: transforming the flat plate region into P-type InSb structure (3), or, changing the ridge-shaped N-type InSb structure into P-type InSb structure (3). The ridge protruding from the ridge of the ridge of the ridge area is transformed into the P-type InSb structure (3). At the same time, the neutral region I (4) is formed between the N-type InSb structure (2) and the P-type InSb structure (3). Step 4: etch the plate area on one side of the ridge and retain the plate area on the other side; Step 5: prepare passivation protection layer (5); Step 6: prepare the N electrode (6) and the P electrode (7). The present disclosure also provides a mid-infrared band modulator.
【技术实现步骤摘要】
一种中红外波段调制器及其制备方法
本公开涉及半导体器件
,具体地,涉及一种中红外波段调制器及其制备方法。
技术介绍
中红外(mid-IR)波长是硅光子学的一个重要领域,不仅用于传感应用,而且可以作为通信基础设施的并行通信窗口。当通信接近传统单模光纤(SMF)的理论容量极限时,与最佳单模光纤相比,空芯光子带隙光纤(HC-PBGF)具有更低的预测损耗和非线性,且其最低损耗计算值在中红外附近,这为通信开辟了一个新的波段。Milos和Soref指出,1-14μm波段覆盖了很多重要的化学生物分子的基本吸收特性,对于这一波段折射率及吸收系数的解析,可以拓展我们的应用到3-5μm和8-14μm的大气窗口。Soref预测,对于超快长距离或短距离光纤通信的收发模块,工作在中红外附近,需要用空芯光纤和光子能带技术,并提到了包括GeSn在内的材料系。现有技术中GeSn用于探测器已经有先例,但是用于调制器目前还只是理论设计阶段;另一种方法就是微环共振腔调制器(MRRM),MRRM的光学带宽较窄。因此,长波调制器还有很大的发展空间。对于混合集成III-V/Si调制器,国内外集中于1.3μm或1.55μm波段。本专利技术基于InSb或InAs等III-V族材料(其作为2-5μm波段探测器的主要材料),设计了基于硅基光子集成平台上的中红外波段调制器,使其工作在中红外波长的同时,能实现与CMOS工艺兼容,具有较强的调制效应,并能用于中红外波段光子集成芯片上。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种中红外波段调制器及其制备方法,至少解决以上技术问题。(二)技术方案本公开提供 ...
【技术保护点】
1.一种中红外波段调制器的制备方法,包括:步骤1:将SOI衬底顶层硅(1)与N型InSb衬底(20)进行真空键合;步骤2:减薄所述N型InSb衬底(20),并对减薄后的所述N型InSb衬底(20)进行光刻以腐蚀出脊形N型InSb结构(2),其中,所述脊形N型InSb结构(2)包括中间的脊形和两侧的平板区;步骤3:将所述平板区转变为P型InSb结构(3),或者,将凸出于所述平板区的脊形转变为所述P型InSb结构(3),同时,使得在所述N型InSb结构(2)与P型InSb结构(3)之间形成有中性区I区(4);步骤4:对所述脊形一侧的平板区进行刻蚀,保留另一侧的平板区;步骤5:在所述SOI衬底顶层硅(1)、N型InSb结构(2)、P型InSb结构(3)和中性区I区(4)的表面形成钝化保护层(5),或者在所述SOI衬底顶层硅(1)、N型InSb结构(2)和P型InSb结构(3)的表面形成钝化保护层(5);步骤6:分别在所述N型InSb结构(2)和P型InSb结构(3)上制备N电极(6)和P电极(7)。
【技术特征摘要】
2019.01.15 CN 201910035208X1.一种中红外波段调制器的制备方法,包括:步骤1:将SOI衬底顶层硅(1)与N型InSb衬底(20)进行真空键合;步骤2:减薄所述N型InSb衬底(20),并对减薄后的所述N型InSb衬底(20)进行光刻以腐蚀出脊形N型InSb结构(2),其中,所述脊形N型InSb结构(2)包括中间的脊形和两侧的平板区;步骤3:将所述平板区转变为P型InSb结构(3),或者,将凸出于所述平板区的脊形转变为所述P型InSb结构(3),同时,使得在所述N型InSb结构(2)与P型InSb结构(3)之间形成有中性区I区(4);步骤4:对所述脊形一侧的平板区进行刻蚀,保留另一侧的平板区;步骤5:在所述SOI衬底顶层硅(1)、N型InSb结构(2)、P型InSb结构(3)和中性区I区(4)的表面形成钝化保护层(5),或者在所述SOI衬底顶层硅(1)、N型InSb结构(2)和P型InSb结构(3)的表面形成钝化保护层(5);步骤6:分别在所述N型InSb结构(2)和P型InSb结构(3)上制备N电极(6)和P电极(7)。2.根据权利要求1所述的中红外波段调制器的制备方法,其中,所述步骤2还包括:在减薄后的所述N型InSb衬底(20)上生长SiO2薄膜或Si3N4薄膜,并甩胶进行光刻。3.根据权利要求2所述的中红外波段调制器的制备方法,其中,所述步骤2中生长的SiO2薄膜或Si3N4薄膜的厚度为300-500nm。4.根据权利要求1所述的中红外波段调制器的制备方法,其中,所述脊形N型InSb结构(2)脊形的宽度为5-8μm,所述脊形N型InSb结构(2...
【专利技术属性】
技术研发人员:郑婉华,彭红玲,马丕杰,董凤鑫,石涛,齐爱谊,
申请(专利权)人:中国科学院半导体研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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