[發(fā)明專利]基于斯塔克效應(yīng)的SOUP結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器及制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610124746.2
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105759468B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張春福;韓根全;彭芮之;郝躍;張進(jìn)城;馮倩
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種基于斯塔克效應(yīng)的SOUP結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器，包括：襯底(1)、氧化下包絡(luò)基座上的硅SOUP結(jié)構(gòu)波導(dǎo)(2)、吸收區(qū)(3)、左電極(4)和右電極(5)；其特征在于：所述吸收區(qū)(3)由GeSn量子阱和SiGeSn勢壘層橫向交疊排列組成；所述量子阱采用Sn組分為0.9的GeSn單晶材料；所述勢壘層采用Sn組分為0.15、Ge組分為0.75的單晶材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斯塔克效應(yīng)的SOUP結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器，其特征在于，所述的勢壘層的單晶材料晶格常數(shù)a1與量子阱的應(yīng)變單晶材料的晶格常數(shù)a2相等。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斯塔克效應(yīng)的SOUP結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器，其特征在于，所述的襯底(1)采用Si單晶材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于斯塔克效應(yīng)的SOUP結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器，其特征在于，所述的左電極(4)在硅波導(dǎo)上形成Al/Ti歐姆接觸；所述的右電極(5)在吸收區(qū)上形成Al/Ti歐姆接觸。

5.一種基于斯塔克效應(yīng)的SOUP結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器制作方法，包括如下步驟：

(1)注氧隔離：

利用注氧隔離方法，將氧離子注入硅中，在硅中形成埋氧化層SiO₂，得到位于埋氧化層SiO₂上面的硅波導(dǎo)和位于埋氧化層SiO₂下面的硅襯底；

(2)刻蝕硅波導(dǎo)：

(2a)利用刻蝕工藝，將硅波導(dǎo)的左端和右端刻蝕去除硅波導(dǎo)長度的百分之一后，將硅波導(dǎo)右側(cè)減薄至硅波導(dǎo)刻蝕之前厚度的7％-8％；

(2b)用丙酮和等離子體清洗15分鐘，除去光刻膠，得到刻蝕后的硅波導(dǎo)；

(3)刻蝕SOUP結(jié)構(gòu)：

利用刻蝕工藝，對埋氧化層SiO₂進(jìn)行切邊，得到氧化下包絡(luò)基座上的硅SOUP結(jié)構(gòu)，氧化下包絡(luò)基座上的硅SOUP結(jié)構(gòu)的下包絡(luò)基座的下底寬度的取值大于等于上底寬度的取值；

(4)低壓化學(xué)氣相沉積：

(4a)在低壓環(huán)境下通入前驅(qū)氣體；

(4b)通入Sn組分為0.9的氣態(tài)GeSn；

(4c)將工作溫度加熱至350℃，得到沉積在減薄的硅波導(dǎo)表面上的本征GeSn單晶；

(5)刻蝕量子阱：

利用刻蝕工藝，將本征GeSn單晶刻成橫向量子阱，得到GeSn量子阱與間隙在橫向的交疊排列；

(6)低壓化學(xué)氣相沉積：

(6a)在低壓環(huán)境下通入前驅(qū)氣體；

(6b)通入氣態(tài)SiGeSn，其中，Ge的組分為0.75、Sn的組分為0.15；

(6c)將工作溫度加熱至350-450℃，得到沉積在橫向量子阱的間隙中的SiGeSn勢壘層；

(7)淀積電極：

將鋁/鈦金屬依次進(jìn)行蒸發(fā)、升空、快速熱退火的處理后，得到兩端具有矩形框體歐姆接觸的光電調(diào)制器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于斯塔克效應(yīng)的SOUP結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器制作方法，其特征在于，步驟(1)中所述氧離子的劑量為1.8×10¹⁸cm^-2，能量為200KeV。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于斯塔克效應(yīng)的SOUP結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器制作方法，其特征在于，步驟(4a)所述的前驅(qū)氣體采用Ge₂H₆或SnCl₄；當(dāng)工作壓強(qiáng)為120Pa時，采用Ge₂H₆；當(dāng)工作壓強(qiáng)為0.6Pa時，采用SnCl₄。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于斯塔克效應(yīng)的SOUP結(jié)構(gòu)光電調(diào)制器制作方法，其特征在于，步驟(6a)所述的前驅(qū)氣體采用Si₂H₆、Ge₂H₆或SnCl₄；當(dāng)工作壓強(qiáng)為60Pa時，采用Si₂H₆；當(dāng)工作壓強(qiáng)為120Pa時，采用Ge₂H₆；當(dāng)工作壓強(qiáng)為0.6Pa時，采用SnCl₄。