[发明专利]具有透明导电和低折射率栅极的MOS电容式光学调制器

权利要求书

1.一种金属氧化物半导体MOS电容式光学调制器，包括：

掺杂半导体层，包括波导结构；

介电层，位于所述掺杂半导体层的波导结构上；

栅极区，位于所述介电层上；

金属接触，位于所述栅极区上；以及

覆层材料，用于覆盖所述波导结构的侧壁、所述栅极区的侧壁和所述金属接触的侧壁，其中，所述覆层材料的折射率低于所述栅极区的折射率。

2.根据权利要求1所述的MOS电容式光学调制器，其中，所述金属接触、所述栅极区和所述掺杂半导体层的波导结构彼此垂直排列。

3.根据权利要求1所述的MOS电容式光学调制器，其中，所述波导结构的侧壁、所述栅极区的侧壁和所述金属接触的侧壁共面。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的MOS电容式光学调制器，其中，邻近所述MOS电容式光学调制器的源极的所述上半导体层的掺杂浓度小于邻近所述MOS电容式光学调制器的漏极的所述上半导体层的掺杂浓度。

5.根据权利要求1所述的MOS电容式光学调制器，其中，所述栅极区的宽度等于所述介电层的宽度和所述波导结构的宽度。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的MOS电容式光学调制器，其中，所述栅极区包括折射率比硅低的透明导电材料。

7.根据权利要求6所述的MOS电容式光学调制器，其中，所述掺杂半导体层为p-掺杂硅，并且所述透明导电材料为n-掺杂氧化锌ZnO、n-掺杂碳化硅SiC和n-掺杂铟锡氧化物ITO中的一种。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的MOS电容式光学调制器，其中，所述透明导电材料在光通信波段为1.3微米μm至1.55μm之间是透明的。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的MOS电容式光学调制器，其中，所述介电层包含硅石和氮化硅之一。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的MOS电容式光学调制器，其中，所述金属接触直接设置在所述栅极区上，并且所述栅极区直接设置在所述掺杂半导体层的波导结构上。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的MOS电容式光学调制器，其中，所述掺杂半导体层为绝缘体上半导体SOI晶片的上层。

12.一种形成金属氧化物半导体MOS电容式光学调制器的方法，包括：

在掺杂半导体层中形成波导结构；

在所述掺杂半导体层的波导结构上形成介电层；

在所述介电层上沉积栅极区材料，其中所述栅极区材料包括折射率比硅低的透明导电材料；在所述栅极区材料上形成金属接触；以及

形成覆盖所述波导结构的侧壁、所述栅极区的侧壁和所述金属接触的侧壁的覆层材料。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述金属接触、所述栅极区材料和所述半导体层的波导结构垂直排列。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述波导结构的侧壁、所述栅极区的侧壁和所述金属接触的侧壁共面。

15.根据权利要求12-14-中任一项所述的方法，还包括：通过金属有机化学气相沉积MOCVD、射频RF溅射和等离子体增强原子层沉积中的一种沉积所述栅极区材料。

16.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，还包括蚀刻所述半导体层以形成所述波导结构，并且将第一掺杂剂植入所述栅极区材料并将不同于所述第一掺杂剂的第二掺杂剂植入所述半导体层。