[發明專利]一種基于多波導型定向耦合器的集成式芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 202110354218.7
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113066891B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 李欣;李蕓;王徐;蔣成偉;沙源清;王永進
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L31/173
• 分類號: H01L31/173;H01L31/0232;H01L31/18;G01N21/41
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 蔣慧妮

1.一種基于多波導型定向耦合器的集成式微量液體折射率測量芯片，其特征在于：所述芯片以晶圓為載體，所述晶圓上設置有發光二極管器件，所述發光二極管器件的出光端依次設置有調節組件及光電探測器，所述調節組件由多波導型定向耦合器及與置于所述多波導型定向耦合器上方，且與所述多波導型定向耦合器垂直相交的聚二甲基硅氧烷微流體通道構成。

2.根據權利要求1所述的一種基于多波導型定向耦合器的集成式微量液體折射率測量芯片，其特征在于：所述多波導型定向耦合器呈對稱式梳齒狀結構。

3.根據權利要求2所述的一種基于多波導型定向耦合器的集成式微量液體折射率測量芯片，其特征在于：所述晶圓包括硅襯底及所述硅襯底上方由上而下依次設置的P型氮化鎵層、InGaN/GaN多量子阱層、N型氮化鎵層、非摻雜氮化鎵層、AlGaN緩沖層，所述P型氮化鎵層上設置有正電極，所述N型氮化鎵層上設置有負電極。

4.根據權利要求3所述的一種基于多波導型定向耦合器的集成式微量液體折射率測量芯片，其特征在于：所述硅襯底背面中心內凹形成中空，且所述中空內蒸鍍設有布拉格反射鏡，所述布拉格反射鏡設置于所述多波導型定向耦合器下方。

5.根據權利要求4所述的一種基于多波導型定向耦合器的集成式微量液體折射率測量芯片，其特征在于：所述多波導型定向耦合器與所述聚二甲基硅氧烷微流體通道熱壓鍵合。

6.根據權利要求5所述的一種基于多波導型定向耦合器的集成式微量液體折射率測量芯片，其特征在于：所述發光二極管為微型發光二極管，所述發光二極管的發光區域面積為10*10μm²至100*100μm²。

7.根據權利要求6所述的一種基于多波導型定向耦合器的集成式微量液體折射率測量芯片，其特征在于：所述正電極與所述負電極均為鎳/金復合金屬電極。

8.根據權利要求1-7中任意一所述的一種基于多波導型定向耦合器的集成式微量液體折射率測量芯片的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1、在硅襯底氮化物晶圓的氮化鎵外延層上，利用光學光刻技術定義發光二極管的發光區域、光電探測器的探測區域和多波導型定向耦合器結構的圖形；

S2、利用三五族材料反應離子刻蝕技術，在晶圓上暴露出用于制備負電極的氮化物層中的N型氮化物材料區域；

S3、利用光學光刻技術定義出發光二極管器件和光電探測器的正、負電極的圖形結構，并采用電子束蒸鍍技術沉積鎳/金復合金屬層作為電極材料；

S4、使用有機試劑在超聲清洗環境中對蒸鍍在光刻膠表面的鎳/金復合金屬層進行剝離，獲得正負電極；

S5、在硅襯底氮化物晶圓的下表面即硅襯底背面進行光學光刻，定義硅襯底層的懸空區域的圖形結構，利用深硅刻蝕技術從背面剝離發光二極管發光區域、光電探測區域和多波導型方向耦合器下方的硅襯底；

S6、從硅襯底氮化物晶圓背面蒸鍍針對可見光波段具有高反射率的布拉格反射鏡；

S7、制備聚二甲基硅氧烷微流體通道，并將其與S6中制成的硅襯底氮化物光電子芯片中的梳齒狀多波導型定向耦合器對準，完成熱壓鍵合，即得到所需的基于多波導型定向耦合器的集成式芯片。