[發明專利]基于浮柵充放電的狀態非易失光開關及其制備方法

有效

• 申請號: 201810175506.4
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108538785B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 周林杰;徐喆;陸梁軍;陳建平;劉嬌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L21/82
• 分類號: H01L21/82;H01L27/105;H01L29/788
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于浮柵充放電的狀態非易失的光開關，其特征在于，由下到上依次為單晶硅襯底、二氧化硅埋層、單晶硅n型摻雜層、絕緣二氧化硅層、單晶硅浮柵層、氧氮氧隔離層、單晶硅p型摻雜層、二氧化硅上包層和金屬電極，光開關構成主要包括：

上層，所述的單晶硅p型摻雜層，中央為重摻雜，兩側為輕摻雜，所述的p型重摻雜中央與中央電極相連；

下層，所述的單晶硅n型摻雜層，分為左右不相連的兩部分，且每一部分的兩端為重摻雜，靠近中間的部分為輕摻雜，兩端的n型重摻雜區域分別與左電極、右電極相連；

中間層，即位于上層p型輕摻雜和下層n型輕摻雜的交疊區域之間的中間層自上而下依次是氧氮氧隔離層、單晶硅浮柵層和二氧化硅隔離層，所述的二氧化硅隔離層與所述的下層隔離，所述的氧氮氧隔離層與所述的上層隔離，以防止電子隧穿進入上層，所述的上層、中間層和下層的材料均為單晶硅，交疊區域構成兩個并行的光波導，以保證光信號傳輸的低損耗。

2.根據權利要求1所述的狀態非易失的光開關，其特征在于，所述的氧氮氧隔離層由二氧化硅-氮化硅-二氧化硅層構成。

3.根據權利要求1所述的狀態非易失的光開關，其特征在于，所述的單晶硅n型摻雜層厚度為50-200nm，位于整體結構的兩側，兩端連接電極處為n型重摻雜區域，濃度10¹⁹cm^-3，靠近中間的部分為n型輕摻雜區域，濃度為10¹⁶-10¹⁸cm^-3。

4.根據權利要求1所述的狀態非易失的光開關，其特征在于，所述的單晶硅P型摻雜層的重摻雜區域的濃度10¹⁹cm^-3，兩側p型輕摻雜區的濃度為10¹⁶-10¹⁸cm^-3。

5.根據權利要求1所述的狀態非易失的光開關，其特征在于，所述的二氧化硅隔離層是5-20nm的二氧化硅層。

6.根據權利要求1至5任一項所述的狀態非易失的光開關，其特征在于，所述的上層的單晶硅P型摻雜層成平板形，相應的氧氮氧隔離層、單晶硅浮柵層和二氧化硅隔離層均為平板形，所述的單晶硅n型摻雜層的左右不相連部分之間由二氧化硅絕緣層隔離，起到電學隔離作用，稱為平面浮柵結構的光開關。

7.根據權利要求1至5任一項所述的狀態非易失的光開關，其特征在于，所述的上層的單晶硅P型摻雜層成凹形，相應的氧氮氧隔離層、單晶硅浮柵層和二氧化硅隔離層成┐形或┌形并填充在所述的單晶硅n型摻雜層的左右兩不相連部分之間，稱為L型浮柵結構的光開關。