[發明專利]電光晶體薄膜的制備方法、電光晶體薄膜及電光調制器

在審

• 申請號: 202010865266.8
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111965857A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 張秀全;王金翠;劉桂銀;李真宇;張濤;楊超
• 申請（專利權）人: 濟南晶正電子科技有限公司
• 主分類號: G02F1/035
• 分類號: G02F1/035;G02F1/03;G02B6/122;G02B6/136
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請提供一種電光晶體薄膜的制備方法、電光晶體薄膜及電光調制器，其中，所述電光晶體薄膜的制備方法包括：準備絕緣體上硅結構，在絕緣體上硅結構的頂層硅上制備保護層前體；用刻蝕法對保護層前體和頂層硅進行刻蝕，形成保護層和硅波導層，其中刻蝕后在保護層和硅波導層中形成凹槽結構，凹槽結構的高度等于保護層厚度和硅波導層厚度之和；在凹槽結構內填充包覆隔離層，并對其進行平坦化，直至與保護層齊平；采用腐蝕的方式去除保護層，再沉積包覆隔離層，并對其平坦化；最后在包覆隔離層上制備功能薄膜層，得到電光晶體薄膜。采用前述的方案，通過保護層保護硅波導層，包覆隔離層厚度可控，表面平整，與功能薄膜層鍵合，不影響光信號的傳播。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，尤其涉及一種電光晶體薄膜的制備方法、電光晶體薄膜及電光調制器。

背景技術

目前，硅材料的加工工藝非常成熟，也是產業化應用較多的半導體材料，因此，硅材料已經廣泛應用于電子元器件中。由于硅材料本身是中心對稱的晶體結構，導致硅沒有線性電光效應，因此，硅材料無法直接用于制備高性能電光調制器。為此，傳統的硅基電光調制器通常需要依靠等離子體色散效應來解決上述問題，具體方法是利用離子注入形成PN結，通過改變PN結的載流子濃度來改變硅基電光調制器中硅波導的折射率，進而實現對光波振幅的調制。不過上述方法在改變硅波導的折射率的同時，也會改變硅波導的損耗，是在犧牲消光比的基礎上實現高帶寬，這使得硅基電光調制器的應用受到限制。

而鈮酸鋰等晶體具有優良的非線性光學特性、電光特性、聲光特性，在光信號處理、信息存儲等方面具有廣泛的應用。因此，目前有研究人員提出將硅材料與鈮酸鋰晶體結合制成電光晶體薄膜應用于電光調制器，這樣可以利用硅波導導光和鈮酸鋰電光調制特性的特點，即光場的一部分以硅波導作為行進的光路，另一部分在鈮酸鋰薄膜層中得到調制，也就是借助鈮酸鋰晶體的優勢，有效的彌補硅材料的短板，提升電光調制器的性能。

目前，硅材料與鈮酸鋰晶體結合的方式是利用粘黏劑進行粘結，例如，現有技術中有通常使用苯并環丁烯樹脂作為粘黏劑將硅材料與鈮酸鋰晶體結合在一起，但是，苯并環丁烯樹脂屬于高聚物，在加熱使用過程中極易產生氣泡，導致硅材料與鈮酸鋰晶無法完全貼合，影響光信號的傳播，進而影響電光調制器的性能。

發明內容

本申請提供了一種電光晶體薄膜的制備方法、電光晶體薄膜及電光調制器，以解決現有技術中，使用苯并環丁烯樹脂作為粘黏劑將硅材料與鈮酸鋰晶體結合時，硅材料與鈮酸鋰晶無法完全貼合，影響光信號的傳播，進而影響電光調制器的性能的問題。

第一方面，本申請實施例部分提供了一種電光晶體薄膜的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

準備絕緣體上硅結構，在絕緣體上硅結構的頂層硅上制備保護層前體；其中，絕緣體上硅結構從下至上依次為硅襯底層、二氧化硅層和頂層硅；

用刻蝕法對所述保護層前體和頂層硅進行刻蝕，形成保護層和硅波導層，其中刻蝕后在保護層和硅波導層中形成凹槽結構，所述凹槽結構的高度等于保護層厚度和硅波導層厚度之和；

在所述凹槽結構內填充包覆隔離層，并對其進行平坦化，直至與所述保護層齊平；

采用腐蝕的方式去除保護層，再沉積包覆隔離層，并對其平坦化；

在所述包覆隔離層上制備功能薄膜層，得到電光晶體薄膜。

結合第一方面，在一種實現方式中，在所述絕緣體上硅結構的頂層硅上制備保護層前體的方法為LPCVD、PECVD或熱氧化法。

結合第一方面，在一種實現方式中，對所述保護層前體和頂層硅進行刻蝕，包括：采用干法刻蝕法對所述保護層前體和頂層硅進行刻蝕，將頂層硅刻蝕成脊型條狀結構，形成硅波導層，同時將保護層前體刻蝕成與所述硅波導層的頂部形狀相同的結構，得到保護層；其中，頂層硅完全被刻蝕或部分被刻蝕。