【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体涉及一种压电-热光复合调制器及其制备方法。
技术介绍
1、氮化硅(silicon nitride,sin)具有低损耗、兼容cmos(互补金属氧化物半导体)工艺的特点，可以实现性能优异的无源器件，但它缺乏单片集成的高速器件，例如光学调制器，在集成硅基光电子芯片中，光学调制器能够通过改变波导折射率，实现对光波相位的控制，从而实现芯片功能调控。其中，热光调制器能够兼容cmos工艺，通过改变波导材料温度可以实现波导光学性质的调节，在硅光器件中发挥着重要的作用，热光调制器可以用于实现光束的相位调制、振幅调制和偏振态调制，具有低功耗、易集成的特点，但其响应时间一般为微秒(μs)量级，调制速度相对较慢(～khz)。基于逆压电效应的压电调制器也是一种重要的调制器件，当晶体材料施加外部电场时，晶体材料会发生形变，如果将晶体材料与光波导相结合，晶体材料形变的应力便会传递到光波导，从而使光波导的折射率发生改变。与热光调制器相比，压电调制器的功耗可以降低3-5个数量级，压电调制器还具有高调制速度(～ghz)的特点，但其也存在驱动电压较高、与cmos工艺不兼容的问题。
2、现有氮化硅芯片调制器的研究比较单一，在氮化硅光子集成平台上，不同材料和性能的调制器在工艺上集成的难度较大，特别是针对同一段波导的同一调制区域进行调制，缺少将不同调制特性的调制器进行工艺上整合的复合型调制器。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种压电-热光复合调制器及其制备方法，以解决相关技
2、第一方面，本专利技术提供了一种压电-热光复合调制器，该压电-热光复合调制器包括：
3、硅光集成电路结构，包括衬底层及位于衬底层一侧的波导芯；
4、热光调制结构，位于波导芯背向衬底层的一侧；热光调制结构包括加热定值电阻和热光电极；加热定值电阻的位置与波导芯的位置相对应；热光电极连接加热定值电阻；
5、压电调制结构，位于波导芯背向衬底层的一侧；压电调制结构包括层叠的第一压电电极、压电薄膜材料层和第二压电电极；压电薄膜材料层的位置与波导芯的位置相对应；第一压电电极还延伸至压电薄膜材料层的侧部；
6、包层，包层包覆硅光集成电路结构、热光调制结构和压电调制结构，并暴露热光电极、部分第一压电电极和部分第二压电电极。
7、本专利技术提供的压电-热光复合调制器，通过设置热光调制结构中的加热定值电阻的位置与波导芯的位置相对应，可以实现热光调制的调制方式，具有实现π相移的驱动电压较低、功耗低、兼容cmos工艺的优点；通过设置压电调制结构中的压电薄膜材料层的位置与波导芯的位置相对应，可以实现压电调制的调制方式，调制速度高，功耗低。本专利技术提供的压电-热光复合调制器，将压电调制器和热光调制器集成在同一结构中，可以同时实现压电调制和热光调制的混合调制方式，可以降低π相移调节的驱动电压，在较低的电压实现π相移调节，增大调制幅度，提高调制速度，进而提高复合调制器的调制效率和可靠性，降低调制器的功耗，增加调制器的应用场景。
8、在一种可选的实施方式中，包层包括第一包层、第二包层和第三包层；
9、第一包层，位于衬底层与热光调制结构之间，第一包层包覆波导芯背向衬底层的一侧表面和波导芯的侧面；
10、第二包层，位于第一包层背向衬底层的一侧表面；第二包层包覆加热定值电阻和热光电极；第二包层背向衬底层一侧设置有第三凹槽；第三凹槽暴露热光电极背向衬底层的一侧表面；
11、第三包层，位于第二包层背向第一包层一侧表面；第三包层包覆第一压电电极、压电薄膜材料层和第二压电电极的侧面和部分表面；第三包层表面具有第一凹槽和第二凹槽；第一凹槽暴露第一压电电极的部分表面；第二凹槽暴露第二压电电极的部分表面；第三凹槽还贯穿第三包层；
12、压电-热光复合调制器还包括：热氧层，位于衬底层与波导芯之间。
13、在一种可选的实施方式中，压电调制结构位于热光调制结构背向波导芯的一侧；
14、压电薄膜材料层在衬底层的投影位置与加热定值电阻在衬底层的投影位置覆盖同一条波导芯的同一区域在衬底层的投影位置。
15、本专利技术提供的压电-热光复合调制器，压电薄膜材料层在衬底层的投影位置与加热定值电阻在衬底层的投影位置覆盖同一条波导芯的同一区域在衬底层的投影位置，可以对同一条光波导的同一调制区域实现基于热光调制器的π相移调节，同时实现基于压电调制器的高速调制效果，可以在较低的电压实现π相移调节，增大调制幅度，提高调制速度，进而提高复合调制器的调制效率和可靠性，降低调制器的功耗，增加调制器的应用场景。
16、在一种可选的实施方式中，波导芯包括第一波导芯和第二波导芯；
17、热光调制结构位于第一包层背向第一波导芯的一侧表面；加热定值电阻在衬底层的投影位置覆盖第一波导芯在衬底层的部分投影位置；
18、压电调制结构位于第二包层背向第二波导芯的一侧表面；压电薄膜材料层在衬底层的投影位置覆盖第二波导芯在衬底层的部分投影位置。
19、在一种可选的实施方式中，第一波导芯和第二波导芯为同一条波导芯的不同区域；
20、加热定值电阻在衬底层的投影位置与压电薄膜材料层在衬底层的投影位置不重合。
21、本专利技术提供的压电-热光复合调制器，第一波导芯和第二波导芯为同一条波导芯的不同区域，加热定值电阻在衬底层的投影位置与压电薄膜材料层在衬底层的投影位置不重合，通过热光调制器和压电调制器分别作用在同一条波导芯的不同区域，可以根据需求对同一条光波导的不同调制区域分别实现热光调制和压电调制效果，可以增大调制幅度，提高复合调制器的调制效率和可靠性，降低调制器的功耗，增加调制器的应用场景。
22、在一种可选的实施方式中，第一凹槽暴露的第一压电电极的部分表面为第一焊盘；
23、第一凹槽暴露的第一压电电极的部分表面为第二焊盘；
24、第三凹槽暴露的热光电极的表面为第三焊盘；
25、第一焊盘、第二焊盘和第三焊盘适于连接外部电源。
26、在一种可选的实施方式中，衬底层的材料为硅；
27、波导芯的材料为si3n4；热氧层的材料为二氧化硅；
28、第一包层、第二包层和第三包层的材料为二氧化硅；
29、加热定值电阻的材料为tin；热光电极的材料为alcu；
30、压电薄膜材料层的材料为氮化铝、锆钛酸铅、氧化铪、氧化锌或铌酸锂；第一压电电极的材料为mo、alcu、au、ag或pt；第二压电电极的材料为mo、alcu、au、ag或pt。
31、在一种可选的实施方式中，衬底层的厚度为500μm～800μm；热氧层的厚度为2μm～8μm；波导芯的厚度为0.075μm～0.45μm；第一包层的厚度为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压电-热光复合调制器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
7.根据权利要求2所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
8.根据权利要求2中所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
10.一种压电-热光复合调制器的制备方法，其特征在于，包括：
11.根据权利要求10所述的压电-热光复合调制器的制备方法，其特征在于，
12.根据权利要求11所述的压电-热光复合调制器的制备方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种压电-热光复合调制器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的压电-热光复合调制器，其特征在于，
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬伟，蔡丰任，李春龙，周良，李超，张彦乐，花晓强，
申请(专利权)人：国科光芯金杏北京实验室科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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