铌酸锂调制器及制备方法技术

本申请涉及一种铌酸锂调制器及制备方法。铌酸锂调制器包括：硅基衬底、第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、铌酸锂光波导层和金属电极。第一绝缘层设置在硅基衬底之上。第二绝缘层内设有硅光结构，硅光结构的硅光波导位于硅光结构的顶部。第三绝缘层设置在第二绝缘层之上。铌酸锂光波导层设置在第三绝缘层之上，金属电极设置在铌酸锂光波导层之上。本申请通过将硅光波导设置在硅光结构的顶部，硅光波导与铌酸锂光波导层之间仅间隔第三绝缘层，便于硅光波导的光信号耦合至刻蚀后的铌酸锂光波导里面，从而提升调制效率，同时实现硅光和铌酸锂异质混合集成，可以集成光收发器的有源和无源器件，降低成本和体积。降低成本和体积。降低成本和体积。

【技术实现步骤摘要】
铌酸锂调制器及制备方法


[0001]本申请属于半导体
，尤其涉及一种铌酸锂调制器及制备方法。

技术介绍

[0002]目前，随着移动数据应用开发，人们对通信的速率要求越来越高，这样就需要数据中心和骨干网吞吐速率就会越来越高，比如吞吐速率要达到400G、800G、1.2T等，这就对调制器和接收器的带宽要求越来越宽。为解决上述问题，采用铌酸锂材质的马赫
‑
曾德尔(Mach
‑
Zehnder；MZ)调制器是一种可选的实施方案。
[0003]但由于工艺限制，导致MZ调制器中的硅光波导和铌酸锂电极之间的距离较远，调制效率较低。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种铌酸锂调制器及制备方法，旨在解决传统的MZ调制器存在的调制效率较低的问题。
[0005]本申请实施例的第一方面提供了一种铌酸锂调制器，包括：硅基衬底；第一绝缘层，所述第一绝缘层设置在所述硅基衬底之上；第二绝缘层，所述第二绝缘层内设有硅光结构，所述硅光结构的硅光波导位于所述硅光结构的顶部；第三绝缘层，所述第三绝缘层设置在所述第二绝缘层之上；铌酸锂光波导层，所述铌酸锂光波导层设置在所述第三绝缘层之上；至少一个金属电极，所述金属电极设置在所述铌酸锂光波导层之上。
[0006]在一实施例中，所述硅光结构包括收发器单元。
[0007]在一实施例中，所述收发器单元包括至少一个第一硅光波导、至少一个锗层、至少两个第一金属层；所述第一硅光波导位于所述收发器单元的顶部；所述锗层设置在所述第一硅光波导之下；所述第一金属层设置在所述第一硅光波导的下方，至少一个所述第一金属层通过金属孔与所述第一硅光波导连接，至少一个所述第一金属层通过金属孔与所述锗层连接；所述收发器单元还包括至少一个第二硅光波导和至少一个第二金属层；所述第二硅光波导设置在所述第二金属层的上方。
[0008]在一实施例中，所述铌酸锂光波导层包括铌酸锂层和至少一个铌酸锂脊型波导，所述铌酸锂层设置在所述第三绝缘层之上，所述铌酸锂脊型波导设置在所述铌酸锂层之上。
[0009]在一实施例中，所述金属电极为射频电极，所述金属电极设置在所述铌酸锂层之上。
[0010]在一实施例中，所述铌酸锂光波导层包括两个所述铌酸锂脊型波导，所述铌酸锂调制器包括两个所述金属电极；所述金属电极和所述铌酸锂脊型波导相互平行，并依次交替设置在所述铌酸锂层之上。
[0011]本申请实施例的第二方面提供了一种铌酸锂调制器的制备方法，包括：在初始衬底上依次构造第三绝缘层、第二绝缘层和第一绝缘层；其中，所述第二绝缘层内设有硅光结
构，所述硅光结构的硅光波导位于所述硅光结构的底部；在所述第一绝缘层上构造硅基衬底；翻转制备中的器件，以所述硅基衬底为底，并刻蚀所述初始衬底，直至暴露所述第三绝缘层；在所述第三绝缘层上构造铌酸锂光波导层并在所述铌酸锂光波导层上构造金属电极。
[0012]在一实施例中，所述在所述第一绝缘层上构造硅基衬底，包括：将制备好的硅基衬底通过键合的方式固定在所述第一绝缘层上。
[0013]在一实施例中，所述以所述硅基衬底为底，刻蚀所述初始衬底，直至暴露所述第三绝缘层，包括：将制备中的器件翻转，以所述硅基衬底为底，刻蚀所述初始衬底，直至暴露所述第三绝缘层；刻蚀部分所述第三绝缘层。
[0014]在一实施例中，所述在所述第三绝缘层上构造铌酸锂光波导层并在所述铌酸锂光波导层上构造金属电极，包括：通过键合的方式将制备好的薄膜铌酸锂固定在所述第三绝缘层上；根据预设图案，刻蚀所述薄膜铌酸锂，以形成铌酸锂层和至少一个设置在所述铌酸锂层之上的铌酸锂脊型波导；其中，所述铌酸锂光波导层包括所述铌酸锂层和所述铌酸锂脊型波导；在所述铌酸锂层上构造至少一个所述金属电极。
[0015]本申请实施例具有的有益效果是：由于工艺限制，硅光结构在制备时，通常硅光波导会位于硅光结构的底部，导致硅光波导与位于器件顶部的铌酸锂之间间隔较大距离，导致调制效率较低。本申请通过将硅光波导设置在硅光结构的顶部，硅光波导与铌酸锂光波导层之间仅间隔很薄的第三绝缘层，便于硅光波导的光信号耦合至刻蚀后的铌酸锂光波导层，从而提高调制效率。
附图说明
[0016]图1为本申请一实施例提供的铌酸锂调制器的结构示意图；
[0017]图2为本申请一实施例提供的铌酸锂调制器的另一结构示意图；
[0018]图3为本申请一实施例提供的铌酸锂调制器的另一结构示意图；
[0019]图4为本申请一实施例提供的脊型波导和金属电极的连接示意图；
[0020]图5为本申请一实施例提供的制备方法的流程图；
[0021]图6为通过步骤S100得到的器件的结构示意图；
[0022]图7为通过步骤S200得到的器件的结构示意图；
[0023]图8为通过步骤S300得到的器件的结构示意图。
[0024]上述附图说明：10、硅基衬底；20、第一绝缘层；30、第二绝缘层；31、第一硅光波导；32、锗层；33、第一金属层；34、第二硅光波导；35、第二金属层；36、金属孔；40、第三绝缘层；50、铌酸锂光波导层；51、铌酸锂层；52、铌酸锂脊型波导；53、金属电极；60、初始衬底。
具体实施方式
[0025]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0026]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可
以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0027]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0028]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0029]图1示出了本申请一实施例提供的铌酸锂调制器的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
[0030]如图1所示，一种铌酸锂调制器，包括：硅基衬底10、第一绝缘层20、第二绝缘层30、第三绝缘层40、铌酸锂光波导层50和金属电极53。第一绝缘层20设置在硅基衬底10之上。第二绝缘层30内设有硅光结构，硅光结构的硅光波导位于硅光结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铌酸锂调制器，其特征在于，包括：硅基衬底；第一绝缘层，所述第一绝缘层设置在所述硅基衬底之上；第二绝缘层，所述第二绝缘层内设有硅光结构，所述硅光结构的硅光波导位于所述硅光结构的顶部；第三绝缘层，所述第三绝缘层设置在所述第二绝缘层之上；铌酸锂光波导层，所述铌酸锂光波导层设置在所述第三绝缘层之上；至少一个金属电极，所述金属电极设置在所述铌酸锂光波导层之上。2.如权利要求1所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述硅光结构包括收发器单元。3.如权利要求2所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述收发器单元包括至少一个第一硅光波导、至少一个锗层、至少两个第一金属层；所述第一硅光波导位于所述收发器单元的顶部；所述锗层设置在所述第一硅光波导之下；所述第一金属层设置在所述第一硅光波导的下方，至少一个所述第一金属层通过金属孔与所述第一硅光波导连接，至少一个所述第一金属层通过金属孔与所述锗层连接；所述收发器单元还包括至少一个第二硅光波导和至少一个第二金属层；所述第二硅光波导设置在所述第二金属层的上方。4.如权利要求1所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述铌酸锂光波导层包括铌酸锂层和至少一个铌酸锂脊型波导，所述铌酸锂层设置在所述第三绝缘层之上，所述铌酸锂脊型波导设置在所述铌酸锂层之上。5.如权利要求4所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述金属电极为射频电极，所述金属电极设置在所述铌酸锂层之上。6.如权利要求4或5所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述铌酸锂光波导层包括两个所述铌酸锂脊型波导，所述铌酸锂调制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑学彦，魏红振，苗荣生，李泽彬，万里威，彭羽，
申请(专利权)人：珠海市艾尔德光通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：