【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于异质集成领域的一种片上制备方法，具体涉及一种应用于2.5维异质集成光波导的制备方法。
技术介绍
1、异质集成是指将不同种类的材料、器件或结构集成到同一个系统或芯片中，以实现新的功能或性能。这种集成可以包括不同种类的半导体材料、不同功能的器件、甚至是来自不同制造工艺的组件。传统的单片集成，只利用单一材料设计平面波导器件，其性能局限。因此，这种多材料体系异质集成方案可以极大地增加光芯片系统的功能种类和能力上限，实现各种材料的优势互补。研究证明了硅基异质集成光芯片在性能、损耗、带宽、功耗等各项核心指标上展现出显著的优势，在集成电路、光电子器件、传感器、微纳系统等领域都有广泛的应用。根据硅基异质集成结构特点进行划分，可以分为3维集成和2.5维集成。根据调研，暂时还未有报道对2.5维硅基异质集成进行详细的定义以及工艺设计。
2、一般的3维集成是指通过垂直堆叠多个功能性芯片的方式将它们集成在一起形成一个立体结构，利用直接键合技术以实现最短的互连和最小的封装尺寸，一般需要经历沉积、光刻、磨抛、刻蚀、晶片对准和键合等多道严格的工艺。不同于3维集成，2.5维硅基异质集成是指通过将其他功能性材料或器件集成到硅基片的表面上，在同一平面上实现功能的增强或拓展，通过特殊的半导体工艺制作芯片，利用极高的互联密度实现功能的增强或拓展，一般需要经历沉积、光刻、刻蚀、对准、粘合等工艺。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足之处作出了改进，提供了一种应用于2.5维异质集成光波导的制
2、本专利技术公开了一种应用于2.5维异质集成光波导的制备方法，具体步骤如下：
3、1)准备好晶圆样品并清洗干净，在样品上旋涂光刻胶并通过电子束曝光(electron beam lithography，ebl)和感应耦合等离子体刻蚀(inductively coupledplasma，icp)对晶圆样品相应材料的结构进行图案设计和刻蚀，形成第一种材料波导，第一种材料波导的材料可以是硅si、氮化硅sin、铌酸锂ln、iii-v 族等常见材料；
4、2)在步骤1）形成的表面上采用原子层沉积(atomic layer deposition，ald)沉积氧化铝薄膜，其厚度为5~50 nm，形成氧化铝薄膜层，由于这种材料在很宽的波段上都是无吸收的，并且很硬难以刻蚀掉，可以作为第二种材料波导刻蚀时的一个保护层，并且很薄的氧化铝薄膜层对异质集成器件的性能没有影响；
5、3)使用化学气相沉积或者物理气相沉积或者溅射在步骤2)形成的氧化铝薄膜表面上沉积其他异质材料层，并在上面第二次旋涂光刻胶，并通过电子束曝光和感应耦合等离子体刻蚀对其他异质材料层进行图案设计和刻蚀，形成第二种材料波导，当刻蚀到氧化铝薄膜时，就会刻蚀不动，直至把不需要的其他异质材料完全刻蚀干净；第二种材料波导的材料是氮化硅sin、二氧化钛tio2、琉系玻璃材料、锗ge等。
6、4)抗蚀剂剥离后就形成了异质集成光波导器件的结构，最后在整个结构的表面沉积一层包层作为波导保护；
7、作为进一步地改进，本专利技术所述的2.5维异质集成，是指步骤1)形成的第一种材料波导和步骤3)形成的第二种材料波导在同一水平面上，即集成其他功能性材料或器件到同一基底平面上，实现功能的增强或拓展，并且不同的异质材料的高度可以不相同。
8、本专利技术公开了以下技术效果：
9、本专利技术公开了一种应用于2.5维异质集成光波导的制备方法，不同于传统垂直堆叠的3维集成，2.5维是指光波导器件处于同一平面，其自身高度可以不一致，在平面上进行异质结构的功能拓展。一般的3维异质集成工艺需要经历沉积、光刻、磨抛、刻蚀、晶片对准、粘合等多道严格的工艺。此外，3维封装需要进行直接键合技术的高难度的制造工艺。苛刻的抛光、粘合和直接键合等工艺，对耦合器结构尺寸的精度提出巨大的挑战，也大大影响成品率。然而，“2.5维”不需要经历3维集成苛刻的抛光、晶片对准和键合工艺，同时，结合本专利技术所提出的2.5维异质集成的制备方法，采用原子层沉积(atomic layer deposition，ald)沉积氧化铝薄膜，其厚度为5~50 nm，由于这种材料在很宽的波段上都是无吸收的，并且很硬难以刻蚀掉，可以作为其他异质材料结构刻蚀时的一个保护层，并且很薄的氧化铝薄膜层对异质集成器件的性能没有影响，这里巧妙地利用氧化铝薄膜作为刻蚀保护层，可以进一步避免复杂的对准和粘合工艺，大大简化了工艺制备的步骤。
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1.一种应用于2.5维异质集成光波导的制备方法，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的应用于2.5维异质集成光波导的制备方法，其特征在于：所述的2.5维异质集成，是指所述的步骤1）形成的第一种材料波导和步骤3）形成的第二种材料波导在同一水平面上，即集成其他功能性材料或器件到同一基底平面上，实现功能的增强或拓展，并且不同的异质材料的高度可以不相同。
3.根据权利要求1或2所述的应用于2.5维异质集成光波导的制备方法，其特征在于：所述的第一种材料波导的材料是硅Si或氮化硅SiN或铌酸锂LN、III-V 族材料。
4.根据权利要求3所述的应用于2.5维异质集成光波导的制备方法，其特征在于：所述的第二种材料波导的材料是氮化硅SiN或二氧化钛TiO2或琉系玻璃材料或锗Ge。
【技术特征摘要】
1.一种应用于2.5维异质集成光波导的制备方法，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的应用于2.5维异质集成光波导的制备方法，其特征在于：所述的2.5维异质集成，是指所述的步骤1）形成的第一种材料波导和步骤3）形成的第二种材料波导在同一水平面上，即集成其他功能性材料或器件到同一基底平面上，实现功能的增强或拓展，并且不同的异质材料的高度可以不...
【专利技术属性】
技术研发人员：管小伟，王燕，付美城，陈朝阳，
申请(专利权)人：浙江大学嘉兴研究院，
类型：发明
国别省市：
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