[发明专利]MZ电光调制器及其制备方法

说明书

本发明提供一种MZ电光调制器及其制备方法，MZ电光调制器包括从下至上的硅衬底、埋氧层、辐射加固层、硅层及氧化硅层；本发明将掺杂离子注入埋氧层中形成辐射加固层，以在辐射加固层中产生大量电子陷阱，从而可俘获电子，以补偿由于高能电离辐射所导致的Si/SiO₂界面和体氧化物中所累积的正电荷，以此可降低绝缘埋氧层中正电荷数量，从而在对MZ电光调制器施加偏置电压之后，可以有效地减缓P型掺杂板被夹断的速度，增加载流子浓度变化的时长，使得有效折射率可以持续改变，从而可增加MZ电光调制器的调制时长，使得MZ电光调制器可以在辐射环境中工作更长时间。

技术领域

本发明属于半导体领域，涉及一种MZ电光调制器及其制备方法。

背景技术

硅基光电子技术是将微电子领域低成本、批量化、高集成度的大规模集成电路制造技术与光电子芯片的大带宽、高速率和高抗干扰能力等优势结合起来的一种新兴技术。由于硅基光电子器件具有高集成度、重量小等特性，使得硅基光电子器件可应用在高能物理实验、近核反应堆和高能粒子碰撞器等复杂环境中，然而工作在这些复杂环境中的硅基光电子器件，由于长期承受各种辐射粒子的作用，因此硅基光电子器件很容易受损或失效，且硅基光电子器件失效之后难以进行维修和更换。因此，硅基光电子器件在投入使用之前，须对硅基光电子器件进行抗辐射加固，以降低辐射粒子对硅基光电子器件的损伤，研究硅基光电子器件的抗辐射加固方法具有重要的科学意义。

其中，硅基电光调制器是硅光链路系统中不可或缺的器件，通过硅基电光调制器可将输入的电信号加载到光信号上。目前，最为成熟的硅基电光调制器是利用等离子色散效应，将半导体中自由载流子浓度变化转换为折射率的变化，导致载流子浓度变化区域的折射率发生变化，从而引起出射光的强度调制。马赫-曾德尔(Mach-Zehnder，MZ)电光调制器是当今集成光电子器件中最常见的光学调制器之一，其基于Mach-Zehnder干涉仪工作，利用入射光束在两个臂中引入光程长度差，以在输出端相对于彼此累积不同的相位差，从而利用相位差产生相长干涉或相消干涉，以通过相位调制，有效地在MZ中实现幅度调制。

但传统的MZ电光调制器，由于在高能辐射下会产生电离损伤，在Si/SiO₂的界面处和体氧化物层中累积缺陷电荷和捕获正电荷，在施加偏置电压之后，由于正电荷的作用会使P型掺杂板产生沟道夹断，载流子浓度变化逐渐减小直至停止变化，有效折射率也不再变化，即调制器失效。

因此，提供一种MZ电光调制器及其制备方法，以实现MZ电光调制器在辐射环境下的抗辐射加固实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种MZ电光调制器及其制备方法，用于解决现有技术中的MZ电光调制器在辐射环境下容易受损或失效的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种MZ电光调制器，所述MZ电光调制器包括从下至上的硅衬底、埋氧层、辐射加固层、硅层及氧化硅层；所述硅层中包括相位调制器，所述相位调制器包括第一导电类型掺杂区及第二导电类型掺杂区；所述氧化硅层中包括贯穿所述氧化硅层的电极，所述电极包括与所述第一导电类型掺杂区相接触的第一电极及与所述第二导电类型掺杂区相接触的第二电极。

可选地，所述辐射加固层中的掺杂离子包括硅离子或氮离子或氮氧离子中的一种。

可选地，所述第一导电类型掺杂区中包括第一凹槽，所述第二导电类型掺杂区中包括第二凹槽。

可选地，所述第一导电类型掺杂区包括掺杂浓度不同的第一导电类型掺杂一区、第一导电类型掺杂二区及第一导电类型掺杂三区，所述第二导电类型掺杂区包括掺杂浓度不同的第二导电类型掺杂一区、第二导电类型掺杂二区及第二导电类型掺杂三区。

可选地，所述相位调制器包括PN相位调制器或PIN相位调制器。

可选地，所述MZ电光调制器包括单个MZ电光调制器或级联MZ电光调制器。