[发明专利]一种硅衬底氮化物多量子阱同质集成的电光调制器及制备方法

权利要求书

1.一种硅衬底氮化物多量子阱同质集成的电光调制器，其特征在于，以带有多量子阱结构的氮化物晶片为载体，包括硅衬底层（1）、包含多量子阱（8）的顶层氮化物外延层以及设置于所述顶层氮化物外延层中的单波长光源（10）、电光调制器（11）和光电探测模块（12）；所述电光调制器（11）的两端分别通过平面波导（13）与所述单波长光源（10）和所述光电探测模块（12）相连，所述电光调制器（11）下方的衬底层（1）被掏空，所述顶层氮化物外延层减薄，构成悬空氮化物薄膜；所述悬空氮化物薄膜下方设有布拉格反射镜（9）。

2.根据权利要求1所述的一种硅衬底氮化物多量子阱同质集成的电光调制器，其特征在于，所述顶层氮化物外延层包括氮化铝缓冲层（2）、N型氮化镓层（3）、多量子阱（8）和P型氮化镓层（7）；所述氮化铝缓冲层（2）位于所述N型氮化镓层（3）和所述衬底层（1）之间。

3.根据权利要求1所述的一种硅衬底氮化物多量子阱同质集成的电光调制器，其特征在于，所述顶层氮化物外延层中的N型氮化镓层（3）上设有表面铺设有P型氮化镓层（7）的多量子阱（8）；所述P型氮化镓层（7）表面与所述多量子阱（8）两侧设置二氧化硅隔离层（5），所述二氧化硅隔离层（5）上设有正电极（6）。

4.根据权利要求1所述的一种硅衬底氮化物多量子阱同质集成的电光调制器，其特征在于，所述单波长光源（10）、所述电光调制器（11）和所述光电探测模块（12）均设有负电极和正电极，所述单波长光源（10）的负电极（4）和正电极（6）与所述顶层氮化物外延层间为欧姆接触，所述电光调制模块（11）和所述光电探测器（12）的负电极（4）和正电极（6）与所述顶层氮化物外延层间为肖特基接触。

5.根据权利要求1所述的一种硅衬底氮化物多量子阱同质集成的电光调制器，其特征在于，所述单波长光源（10）的负电极（4）和正电极（6）为镍/金复合金属层，所述电光调制模块（11）和所述光电探测器（12）的负电极和正电极均为铂/金复合金属层。

6.根据权利要求1所述的一种硅衬底氮化物多量子阱同质集成的电光调制器，其特征在于，所述布拉格反射镜（9）为AlN/GaN介质膜分布式布拉格反射镜，包含9对AlN/GaN，反射中心波长为450nm。

7.一种硅衬底氮化物多量子阱同质集成的电光调制器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤S1、利用等离子体增强化学的气相沉积技术在硅衬底氮化物晶片的上表面蒸镀一层作为硬质掩模的二氧化硅；

步骤S2、利用光刻技术在硬质掩模表面旋涂的光刻胶定义作为单波长光源的微LED、电光调制模块和光电探测器的图形结构，利用反应离子刻蚀技术将光刻胶层上的图形转移至硬质掩模层；

步骤S3、利用III-V族材料感应耦合等离子体刻蚀技术，以硬质掩模上的图形结构为依据，刻蚀掉P型GaN层和多量子阱结构，并截止刻蚀深度在多量子阱结构下方；

步骤S4、利用等离子体增强化学的气相沉积技术在硅衬底氮化物晶片的上表面蒸镀一层作为正电极电隔离层的二氧化硅；

步骤S5、利用光刻技术在硬质掩模表面旋涂的光刻胶层定义正电极电隔离层的图形结构，利用反应离子刻蚀技术将光刻胶层上的图形转移至二氧化硅层；

步骤S6、利用光学光刻技术定义出作为单波长光源的微LED的欧姆接触图形区域，并利用电子束蒸镀技术和剥离技术制备欧姆接触，即镍/金复合金属层；

步骤S7、利用光学光刻技术定义出电光调制模块和光电探测器的肖特基接触图形区域，并利用电子束蒸镀技术和剥离技术制备肖特基接触，即铂/金复合金属层；

步骤S8、利用深硅刻蚀技术从背后剥离电光调制器模块及平面波导下方的硅衬底，形成氮化物悬空薄膜；

步骤S9、利用III-V族材料ICP刻蚀技术从背后减薄氮化物悬空薄膜；

步骤S10、从背后蒸镀针对可见光波段的布拉格反射镜，实现对于可见光信号的高光场约束。