硅基电光调制器的研制

发布时间：2020-05-07 17:12

【摘要】：本文依托中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心的8英寸半导体工艺平台,研发硅基电光调制器的制造工艺技术。通过软件仿真和单项工艺实验,开发电光调制器的制造工艺模块,成功的制备出了硅基反偏PN结型马赫曾德尔电光调制器。通过在其调制臂上进行掺杂形成PN结,然后通过改变在PN结上施加的偏置电压来改变PN结空间电荷区内的载流子数目,进而改变调制器调制臂脊型波导的折射率。本文对电光调制器的重要制造工艺模块进行了有针对性的开发,成功地开发了适用于硅基电光调制器光学波导结构的刻蚀工艺,适用于电学结构制造的注入工艺,并重新整合了小尺寸CMOS器件的金属接触工艺。对于小线宽光刻本文使用了约40nm厚度的抗反射涂层,通过线宽测量设备的监控测量,最终的光刻结果均满足设计要求。对于电光调制器电学部分的制造工艺,本文通过工艺仿真和进行实际实验结合的方法确定了最终的工艺参数。在调制器进行离子注入后通过快速热退火激活掺杂粒子,调制臂脊型波导上的反偏PN结的N区掺杂浓度约为2e17cm~(-3),P区掺杂浓度约为4e17cm~(-3)。在本文中对硅基电光调制器的关键工艺技术和器件制造的整个工艺流程做了详细的解释。器件研制完成后,通过对研制出的电光调制器进行性能测试可知,本文制备的电光调制器在偏置电压为-4V时的带宽达到了22.5GHz,调制速率达到了30.26Gbps。在后续的工作中又对制备出的电光调制器进行了详细的分析,并且发现在电光调制器制造过程中,对脊型波导上的硅造成了轻微损伤。然后通过设计相应的单项实验找到了出现问题的原因并提出了相应的解决方案。对于提出的解决方案本文又做了这些方案可行性的验证实验。经实验验证本文提出的通过减小离子注入模块抗反射涂层的使用次数和优化调整抗反射涂层刻蚀工艺的方法可以解决电光调制器制造工艺中离子注入模块所造成的单晶硅过刻的问题。
【图文】：

示意图,调制器,有机物,光调制器

使之不满足尺寸较小的光电集成系统的要求光调制器调制器也是基于电光效应，2013 年，加拿大 TeraX化铟调制器。Ⅲ-Ⅴ族材料的优势就在于可以和一些如激光器、光探测器、光放大器等。但这类材料也有输时，，损耗很大，从制作更低损耗的光波导的角度二，这类材料的成本很高，制造难度大，与广泛使用材料混合集成光调制器

调制器,石墨

贵州大学硕士研究生学位论文.1 所示，硅-有机物材料混合(SOH)集成平台结合了绝缘层性电光材料的优势，它由硅和电光聚合物两种材料构成机材料，具有强线性电光效应（泡克尔斯效应），它使调压（VπLπ值）和较高的调制效率。基于 SOI 的 SOH 电光子等离子体效应作为调制原理的固有限制，具有小尺寸、点，但其发色团需进行极化，极化效率会影响到器件性要求较高，不适用于高温环境[11,12]。光调制器
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN761

【参考文献】