一种硅光子学系统中的新式的电光调变器技术方案

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种硅光子学系统中的新式的电光调变器，包括集成光路，集成光路上具有硅片；在集成光路上以半导体制程技术，在硅片上设置二氧化硅层；在集成光路上以半导体制程技术，在硅氧化层上以磊晶制程设置

【技术实现步骤摘要】
一种硅光子学系统中的新式的电光调变器


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种硅光子学系统中的新式的电光调变器
。

技术介绍

[0002]硅光子，即
SiPH
，是藉由半导体制程所设计与制造，包含了整合集成电路
(EIC)
部份与集成光路
(PIC)
部份
。
是新世代微波通讯及巨型资料中心及
AI
高速运算的必要要件
。
在硅光子的器件中，其中的电光调变器是由在硅波导中通过驱动电压来改变光学折射率和吸收系数来调制相位和振幅
。
[0003]而等离子体色散效应多用于高速硅调变器，等离子体色散诱导的折射率变化效应如公式
①
：
∆
n=
‑
(e2λ2/8
π2c2ε0n)[
∆
N
e
/m*
ce
+
∆
N
h
/m*
ch
]①
其中，
e
是电子电荷，
ε0是真空中的介电常数，
c
是真空中的光速，
λ
为波长，
n
为未扰动折射率，
m*
ce
和
m*
ch
为电子和空穴的电导率有效质量，
∆
N
e
和
∆
N
h
为电子和空穴的浓度变化，然而现有技术中的电光调变器存在以下缺陷：折射率的变化太小以至于光波的相位调变幅度不够明显，因此提出一种新式的设计以改善上述问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服上述情况不足，旨在提供一种运用在
SiPH
其中的电光调变器的新式设计，以解决上述
技术介绍
中提出的问题
。
[0005]由于等离子体色散效应与有效质量成反比，因此提出了一种减少电子和电洞的有效质量的应变工程，即设计一种硅光子学系统中的新式的电光调变器，包括集成光路，集成光路上具有硅片；在集成光路上以半导体制程技术，在硅片上设置二氧化硅层；在集成光路上以半导体制程技术，在硅氧化层上以磊晶制程设置
P
型硅层；在集成光路上以半导体制程技术，在
P
型硅层上以磊晶制程设置掺杂
P
型载子的硅化锗层；在集成光路上以半导体制程技术，在硅化锗层上设置中介绝缘层；在集成光路上以半导体制程技术，在中介绝缘层上设置应变氮化硅层；在集成光路上以半导体制程技术，在应变氮化硅层上以磊晶制程设置
N
型硅层；在集成光路上以半导体制程技术，在
N
型硅层上设置多晶硅层；其中，
P
型硅层和
N
型硅层作为光波导使用，在集成光路上，施加有偏置电压于
P
型硅层和
N
型硅层，以改变
P
型硅层和
N
型硅层的折射率
。
[0006]优选地，中介绝缘层为三明治结构，其采用氧化硅
、
氧化铝
、
氧化锆或氧化铪材料制成
。
[0007]优选地，
P
型硅层和多晶硅层均延伸有接电部，偏置电压与接电部电连接
。
[0008]优选地，二氧化硅层的厚度为
120nm
‑
200nm。
[0009]优选地，
P
型硅层的厚度为
100nm
‑
200nm。
[0010]优选地，硅化锗层的厚度为
10nm
‑
25nm。
[0011]优选地，中介绝缘层的厚度为
2nm
‑
10nm。
[0012]优选地，应变氮化硅层的厚度为
8nm
‑
20nm。
[0013]优选地，
N
型硅层的厚度为
100nm
‑
200nm。
[0014]优选地，多晶硅层的厚度为
100nm
‑
200nm。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出了一种新的电光调变器的结构设计，在
P
型硅层上以磊晶制程设置
P
型载子掺杂的硅化锗层，硅化锗层是外延结构，其
Ge
含量有其饱和值，太高差向异构长不出来，利用
Ge
比
Si
原子大，产生晶格拉伸，应力会比纯的
P
型硅原子大，因此其会有应变力作用在
P
型的硅层，减少电洞的有效质量；同样的，在应变氮化硅层上以磊晶制程设置
N
型硅层；应变氮化硅层会有应变力作用在
N
型硅层，减少电子的有效质量；此将更多地增强
N
型硅层的折射率；因此，应变氮化硅层及应变
P
型载子掺杂的硅化锗层，将更多地增强折射率的变化以增强光波的相位调变
。
[0016]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到
。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0018]图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的光谱图；图3是本专利技术光传输速率与波长的关系图；图4是本专利技术折射率引起的相位变化图
。
[0019]图中的附图标记及名称如下：硅片
100、
二氧化硅层
200、P
型硅层
300、
硅化锗层
400、
中介绝缘层
500、
应变氮化硅层
600、N
型硅层
700、
多晶硅层
800、
接电部
900。
具体实施方式
[0020]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0021]请参阅图1，本专利技术实施例中，一种硅光子学系统中的新式的电光调变器，包括集成光路，集成光路的设置包括如下步骤：
S1、
集成光路上设置有以硅片
100
作为基层；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种硅光子学系统中的新式的电光调变器，其特征在于，包括集成光路，集成光路上具有硅片；在集成光路上以半导体制程技术，在硅片上设置二氧化硅层；在集成光路上以半导体制程技术，在硅氧化层上以磊晶制程设置
P
型硅层；在集成光路上以半导体制程技术，在
P
型硅层上以磊晶制程设置掺杂
P
型载子的硅化锗层；在集成光路上以半导体制程技术，在硅化锗层上设置中介绝缘层；在集成光路上以半导体制程技术，在中介绝缘层上设置应变氮化硅层；在集成光路上以半导体制程技术，在应变氮化硅层上以磊晶制程设置
N
型硅层；在集成光路上以半导体制程技术，在
N
型硅层上设置多晶硅层；其中，
P
型硅层和
N
型硅层作为光波导使用，在集成光路上，施加有偏置电压于
P
型硅层和
N
型硅层，以改变
P
型硅层和
N
型硅层的折射率
。2.
根据权利要求1所述的一种硅光子学系统中的新式的电光调变器，其特征在于，中介绝缘层为三明治结构，其采用氧化硅
、
氧化铝
、
氧化锆或氧化铪材料制成
。3.
根据权利要求1所述的一种硅光子学系统中的新式的电光调变器，其特征在于，
P

【专利技术属性】
技术研发人员：许晋铭，杨建荣，
申请(专利权)人：许晋铭，
类型：发明
国别省市：