具有透明电极的硅调制器

本发明属于半导体，涉及一种具有透明电极的硅调制器。

背景技术：

1、硅基光电子设备是指采用硅作为光波导的光电子设备。硅基光电子设备在近红外波段透明，在光纤通信系统中有重要应用。由于硅通常用作集成电路的基板，所以硅基光电子可以在单个芯片上集成光学和电子器件。这种混合型设备可以采用现有的半导体制造技术来制造，可以提供芯片间及芯片内更快数据传输的光学互连。因此，增加了人们对硅基光电子的兴趣。

2、硅调制器在光纤通信系统中负责把电信号加载到光域，是影响系统带宽、能耗和信号完整性的核心器件。基于等离子体色散效应的硅调制器利用载流子在pn结区的充放电实现高速调制，但是pn结的串联电阻限制了pn结的充放电速度，导致硅调制器的带宽不高，需要相应的技术进行改进。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有透明电极的硅调制器，解决现有技术中需提高硅调制器带宽的问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种具有透明电极的硅调制器，包括衬底3、介质层2、脊型波导、第一透明电极108、第二透明电极101、第一接触金属130和第二接触金属131；

4、所述介质层2设置在衬底3上；

5、所述脊型波导设置在介质层上；所述脊型波导包括一个pn结、p+区106、p++区107、n+区103和n++区104；所述pn结包括一个p掺杂区105和一个与其右侧相邻的n掺杂区102；所述p+区106右侧与p掺杂区105左侧下半部分相邻；所述p++区107右侧与p+区106左侧相邻；所述n+区103左侧与n掺杂区102右侧下半部分相邻；所述n++区104左侧与n+区103右侧相邻；

6、所述第一透明电极108同时设置在p掺杂区105、p+区106和p++区107上，所述第一透明电极108和p++区107形成隧穿结欧姆接触，所述第一透明电极108和p掺杂区105形成欧姆接触；所述第二透明电极101同时设置在n掺杂区102、n+区103和n++区104上，所述第二透明电极101和n++区104形成隧穿结欧姆接触，所述第二透明电极101和n掺杂区102形成肖特基接触；

7、所述第一接触金属130设置在所述p++区107上；所述第二接触金属131设置在n++区104上。

8、优选的，所述第一接触金属130右侧与第一透明电极108左侧接触与否均可；所述第二接触金属131左侧与所述第二透明电极101右侧接触与否均可。

9、优选的，将脊型波导替换为条形波导，同时第一透明电极108和第二透明电极101、第一接触金属130和第二接触金属131的位置对应发送改变，具体的，所述条形波导包括一个pn结；所述pn结包括一个p掺杂区105和一个与其右侧相邻的n掺杂区102；

10、所述第一透明电极108同时设置在所述p掺杂区105和介质层2上；所述第二透明电极101同时设置在n掺杂区102和介质层2上；所述第一接触金属130设置在第一透明电极108上；所述第二接触金属131设置在第二透明电极101上。

11、优选的，所述第一透明电极108和所述第二透明电极101之间的距离为50nm～500nm。

12、优选的，所述第一透明电极108和所述第二透明电极101的厚度为10nm～1000nm。

13、优选的，所述介质层2采用二氧化硅sio2材料。

14、优选的，所述第一透明电极108和所述第二透明电极101采用透明导电氧化物(transparent conducting oxides，tco)材料。

15、所述第一透明电极和第二透明电极在1.2μm至1.7μm之间的折射率是1.0～2.5，消光系数是1×10-5～1×10-3，电阻率是1×10-4ω.cm～1×10-3ω.cm。

16、优选的，所述脊型波导采用单晶硅材料。

17、优选的，所述条形波导采用单晶硅材料。

18、本发明的有益效果在于：本发明在常规pn结串联电阻上面并联了高电导率低消光系数低折射率的透明电极，使得调制器具有更低的串联电阻和更高的带宽。

19、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种具有透明电极的硅调制器，包括衬底(3)和介质层(2)，所述介质层(2)设置在衬底(3)上；其特征在于，该硅调制器还包括脊型波导、第一透明电极(108)、第二透明电极(101)、第一接触金属(130)和第二接触金属(131)；

2.根据权利要求1所述的硅调制器，其特征在于，所述第一接触金属(130)右侧与第一透明电极(108)左侧接触与否均可；所述第二接触金属(131)左侧与所述第二透明电极(101)右侧接触与否均可。

3.根据权利要求1所述的硅调制器，其特征在于，将脊型波导替换为条形波导，同时第一透明电极(108)和第二透明电极(101)、第一接触金属(130)和第二接触金属(131)的位置对应发送改变，具体的，所述条形波导包括一个pn结；所述pn结包括一个p掺杂区(105)和一个与其右侧相邻的n掺杂区(102)；

4.根据权利要求1或3所述的硅调制器，其特征在于，所述第一透明电极(108)和所述第二透明电极(101)之间的距离为50nm～500nm。

5.根据权利要求1或3所述的硅调制器，其特征在于，所述第一透明电极(108)和所述第二透明电极(101)的厚度为10nm～1000nm。

6.根据权利要求1或3所述的硅调制器，其特征在于，所述第一透明电极(108)和所述第二透明电极(101)采用透明导电氧化物材料。

7.根据权利要求1或3所述的硅调制器，其特征在于，所述介质层(2)采用二氧化硅sio2材料。

8.根据权利要求1所述的硅调制器，其特征在于，所述脊型波导采用单晶硅材料。

9.根据权利要求3所述的硅调制器，其特征在于，所述条形波导采用单晶硅材料。

技术总结本发明涉及一种具有透明电极的硅调制器，属于半导体技术领域。该硅调制器由下到上包括衬底、介质层、脊型波导或条形波导、第一透明电极、第二透明电极、第一接触金属和第二接触金属；脊型波导包括P掺杂区、N掺杂区、P+区、P++区、N+区和N++区；条形波导包括P掺杂区和N掺杂区。本发明能提高硅调制器带宽。技术研发人员：黄义受保护的技术使用者：重庆邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17