光调制器的制作方法

本技术涉及光通信，特别是涉及光调制器。

背景技术：

1、在硅基集成光电系统中，基于soi(silicon-on-insulator，绝缘体上硅)工艺的行波电极调制器一般由光波导负载和行波电极组成，电磁波在行波电极间传输，光载波在负载光波导中传输。在光载波和电磁波传输过程中，电磁波与光载波相互作用使光载波的相位发生变化，从而完成电信号到光信号的调制。评价行波电极调制器的性能指标主要包括电光带宽以及阻抗。

2、在相关技术中，硅基行波电极调制器主要是基于cmos(complementary metal-oxide-semiconductor，互补金属氧化物半导体)的soi工艺制作而成，其具有成本低，易于大规模制作等特点。基于cmos-soi工艺的行波电极调制器结构由上至下依次为顶层硅、绝缘层和硅衬底。由于硅衬底会和光波导两侧的掺杂接触区通过绝缘层形成一个寄生电容结构，这会降低行波电极调制器的电光带宽及阻抗，如此会劣化调制器对光信号的调制性能。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种光调制器，提高了光调制器的电光带宽。

2、为了实现上述目的，本申请提供了一种光调制器，所述光调制器包括：

3、第一介质层；

4、第二介质层，位于所述第一介质层上，所述第二介质层中设有波导结构和第一金属层，所述波导结构与所述第一金属层电性连接；

5、绝缘层，位于所述第二介质层上；

6、第三介质层，位于所述绝缘层上，所述第三介质层中设有第二金属层，所述第二金属层通过过孔与所述第一金属层电性连接；

7、金属栅层，包括多个间隔排布的金属栅极结构，各所述金属栅极结构在所述波导结构的信号传输方向上呈周期性排列，所述金属栅层分别与所述第一金属层、所述第二金属层绝缘设置。

8、在其中一个实施例中，所述第二金属层通过过孔、各所述第一金属层与所述波导结构电性连接。

9、在其中一个实施例中，所述第一介质层为硅层或玻璃材料层。

10、在其中一个实施例中，所述第一介质层通过键合形成于所述第二介质层上。

11、在其中一个实施例中，所述绝缘层和所述第三介质层为同一材料制成。

12、在其中一个实施例中，所述金属栅层设于所述第三介质层内且与所述第二金属层间隔设置，或者，所述金属栅层设于所述第二介质层内且与所述第一金属层间隔设置。

13、在其中一个实施例中，所述金属栅层设于所述第二介质层和所述第三介质层，且所述金属栅层分别与所述第一金属层、所述第二金属层间隔设置。

14、在其中一个实施例中，所述金属栅层包括第一子栅层和第二子栅层；其中，所述第一子栅层和所述第二子栅层分别对称位于所述第二金属层的两侧，所述第一子栅层和所述第二子栅层分别包括多个沿所述波导结构信号传输方向呈周期性排列的栅极结构。

15、在其中一个实施例中，所述光调制器包括至少两层第二金属层，其中，所述至少两层第二金属层之间通过过孔电性连接，所述金属栅层包括多个沿所述波导结构的信号传输方向呈周期性排列的第一子栅极结构，各所述第一子栅极结构位于同一第二金属层上方的相邻两个所述过孔之间的空隙中。

16、在其中一个实施例中，所述金属栅层还包括多个沿所述波导结构的信号传输方向呈周期性排列的第二子栅极结构；其中，各所述第一子栅极结构设于所述绝缘层上，与所述各第二子栅极结构在所述波导结构的信号传输方向上交错设置。

17、上述光调制器，包括金属栅层和自下而上依次层叠设置的第一介质层、第二介质层、绝缘层和第三介质层，其中，第二介质层中设有波导结构和第一金属层，第三介质层中设有第二金属层，其中，第一金属层通过过孔分别与波导结构、第二金属层电性连接，形成新型“三明治”结构，并且第一介质层取代了相关技术中基于cmos-soi工艺中的衬底层，该第一介质层不会与波导结构形成寄生电容，相较于衬底层与波导结构之间会存在寄生电容的旧式光调制器(衬底层、波导结构层和氧化层)，本申请提供的光调制器提高了光调制器的电光带宽，从而提高了光调制器对光信号的调制性能；此外，金属栅层包括沿波导结构信号传输方向呈周期性排布的金属栅极结构，可有效减小电磁波的传输速度，也即，减慢了电磁波的传输速度，使得电磁波的传输速度与光的传输速度相匹配，解决了电光调制器中电光失配的问题，提升了调制器的电光带宽。

技术特征：

1.一种光调制器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述第二金属层通过过孔、所述第一金属层与所述波导结构电性连接。

3.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述第一介质层为硅层或玻璃材料层。

4.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述第一介质层通过键合形成于所述第二介质层上。

5.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述绝缘层和所述第三介质层为同一材料制成。

6.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述金属栅层设于所述第三介质层内且与所述第二金属层间隔设置，或者，所述金属栅层设于所述第二介质层内且与所述第一金属层间隔设置。

7.根据权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述金属栅层设于所述第二介质层和所述第三介质层，且所述金属栅层分别与所述第一金属层、所述第二金属层间隔设置。

8.根据权利要求6或7所述的光调制器，其特征在于，所述金属栅层包括第一子栅层和第二子栅层；其中，所述第一子栅层和所述第二子栅层分别对称位于所述第二金属层的两侧，所述第一子栅层和所述第二子栅层分别包括多个沿所述波导结构信号传输方向呈周期性排列的栅极结构。

9.根据权利要求6或7所述的光调制器，其特征在于，所述光调制器包括至少两层第二金属层，其中，所述至少两层第二金属层之间通过过孔电性连接，所述金属栅层包括多个沿所述波导结构的信号传输方向呈周期性排列的第一子栅极结构，各所述第一子栅极结构位于同一第二金属层上方的相邻两个所述过孔之间的空隙中。

10.根据权利要求9所述的光调制器，其特征在于，所述金属栅层还包括多个沿所述波导结构的信号传输方向呈周期性排列的第二子栅极结构；其中，各所述第一子栅极结构设于所述绝缘层上，与所述各第二子栅极结构在所述波导结构的信号传输方向上交错设置。

技术总结
本技术涉及一种光调制器，包括：第一介质层；第二介质层，位于第一介质层上，第二介质层中设有波导结构和第一金属层，波导结构与第一金属层电性连接；绝缘层，位于第二介质层上；第三介质层，位于绝缘层上，第三介质层中设有第二金属层，第二金属层通过过孔与第一金属层电性连接；金属栅层，包括多个间隔排布的金属栅极结构，各金属栅极结构在波导结构的信号传输方向上呈周期性排列，金属栅层分别与第一金属层、第二金属层绝缘设置，其中，波导结构与第一金属层、第二金属层形成新型“三明治”调制器结构，去除了原始结构中的衬底，并且金属栅层能够降低电信号的传输速度，解决了电光失配的问题，提高了光调制器的电光带宽。

技术研发人员：闫冬冬,李显尧
受保护的技术使用者：苏州旭创科技有限公司
技术研发日：20230918
技术公布日：2024/7/18