【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体光电，具体为一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法及光电芯片。
技术介绍
1、随着现代信息技术的不断发展，数据通信容量与速度需求不断增加，而在这一领域中，低驱动压、大带宽、低插损的调制器等光电器件是突破技术瓶颈的关键因素。目前集成电光器件主要依赖硅，磷化铟和铁电材料的三大平台。硅基电光调制器主要利用载流子色散效应，会引入较大插入损耗；磷化铟基调制器具有理想的电压和带宽性能，但是消光有限，限制了适用范围。与前两者均不同，铌酸锂、钽酸锂为主的铁电光学材料不仅光学损耗极低，而且线性电光系数高，非常适合实现低插损，低驱动电压和高线性度的电光调制器，以及其它的基于电光效应的集成光学器件。但是铁电晶体材料通常展现出比较明显的各向异性，尤其x切-铌酸锂薄膜，虽然目前是研究电光效应的主要平台，但在薄膜平面内，双折射现象严重，因此不同偏振的光学模式间会发生耦合，这在弯曲波导，微环谐振腔中尤其明显，严重影响了电光调制器，高速调制孤子光频梳的应用稳定性。x-切钽酸锂薄膜同样具备非常低的光学损耗、宽范围的透明窗口与可调的指向性拉曼抑制效应，并且与铌酸锂相比，面内双折射非常弱，对器件设计更加友好，在电光调制器等非线性光学应用领域具有更强的优势；此外钽酸锂由于声学滤波器领域的应用，有良好的大规模生产基础，成本相较铌酸锂更低。
2、尽管钽酸锂作为光学材料的应用前景广阔，但其本身刻蚀难度极高，传统的反应离子刻蚀技术效果较差，刻蚀的波导侧壁倾角较大，阻碍了钽酸锂在集成光子学领域的应用推进。
技术实现思路<
1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法及光电芯片。
2、第一方面，本申请实施例公开了一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，包括：
3、提供绝缘体上钽酸锂材料；绝缘体上钽酸锂材料包括上下分布的钽酸锂薄膜层和衬底层；
4、采用晶圆键合法在钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层；
5、去除部分氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层；
6、在钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片；金属电极和图案化氮化硅薄膜层的位置分离。
7、在一些可能的实施例中，
8、采用晶圆键合法在钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层，包括：
9、提供硅衬底；
10、采用沉积法在硅衬底的表面沉积氮化硅薄膜层；
11、采用抛光工艺对氮化硅薄膜层的表面进行平坦化处理；
12、采用晶圆键合法将氮化硅薄膜层与钽酸锂薄膜层键合，形成键合体；
13、采用深硅刻蚀法去除键合体中的硅衬底，形成绝缘体上钽酸锂-氮化硅异质结构。
14、在一些可能的实施例中，
15、沉积法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积技术或者低压化学气相沉积法中的一种；
16、抛光工艺包括化学机械抛光工艺。
17、在一些可能的实施例中，
18、去除部分氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层，包括：
19、采用抛光工艺对氮化硅薄膜层的表面进行平坦化处理；
20、在氮化硅薄膜层的表面旋涂第一曝光胶；
21、采用电子束曝光技术对第一曝光胶进行第一次曝光显影，得到第一图案化曝光胶；
22、采用刻蚀技术去除部分氮化硅薄膜层，保留被第一图案化曝光胶覆盖的氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层。
23、在一些可能的实施例中，
24、第一曝光胶包括负性曝光胶；
25、刻蚀技术包括电感耦合等离子体-反应离子刻蚀技术。
26、在一些可能的实施例中，
27、在钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片，包括：
28、在图案化氮化硅薄膜层和钽酸锂薄膜层的表面旋涂第二曝光胶；
29、采用电子束曝光技术对第二曝光胶进行第二次曝光显影，得到第二图案化曝光胶；
30、采用沉积技术在图案化氮化硅薄膜层和钽酸锂薄膜层的表面沉积金属材料；
31、采用剥离工艺去除位于第二图案化曝光胶上的金属材料，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片。
32、在一些可能的实施例中，
33、第二曝光胶包括正性曝光胶；
34、沉积技术包括电子束蒸发沉积技术。
35、第二方面，本申请实施例公开了一种钽酸锂-氮化硅光电芯片，该光电芯片通过上述任意一项的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法得到，光电芯片包括：
36、衬底层；
37、位于衬底层上的钽酸锂薄膜层；
38、位于钽酸锂薄膜层上的氮化硅器件层；氮化硅器件层包括位置分离的图案化氮化硅薄膜层和金属电极。
39、在一些可能的实施例中，
40、衬底层包括上下分布的氧化硅层和硅层；金属电极的材料包括金、银、铜或者铝中的一种。
41、在一些可能的实施例中，
42、钽酸锂薄膜层的厚度为200-400纳米；
43、图案化氮化硅薄膜层的厚度为200-400纳米；金属电极的厚度为400-600纳米。
44、本申请实施例提供的技术方案具有如下技术效果：
45、本申请实施例的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，包括：提供绝缘体上钽酸锂材料；绝缘体上钽酸锂材料包括上下分布的钽酸锂薄膜层和衬底层；采用晶圆键合法在钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层；去除部分氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层；在钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片；金属电极和图案化氮化硅薄膜层的位置分离。本申请实施例中，通过采用晶圆键合法形成钽酸锂-氮化硅异质结构，避开高温沉积氮化硅工艺，确保钽酸锂的极化完整性；通过刻蚀氮化硅形成钽酸锂-氮化硅异质波导，避开刻蚀钽酸锂这一复杂工艺，充分利用钽酸锂低成本、微波特性和电光属性优良的优势，满足了光电芯片需求。
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1.一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述采用晶圆键合法在所述钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层，包括：
3.根据权利要求2所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述沉积法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积技术或者低压化学气相沉积法中的一种；
4.根据权利要求1所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述去除部分所述氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层，包括：
5.根据权利要求4所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述第一曝光胶包括负性曝光胶；
6.根据权利要求4所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述在所述钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片，包括：
7.根据权利要求6所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述第二曝光胶包括正性曝光胶；
8.一种钽酸锂-氮化硅光电芯片，其特征在于，所述光电芯片通过权利要求1至7
9.根据权利要求8所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片，其特征在于，所述衬底层包括上下分布的氧化硅层和硅层；所述金属电极的材料包括金、银、铜或者铝中的一种。
10.根据权利要求8所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片，其特征在于，所述钽酸锂薄膜层的厚度为200-400纳米；
...【技术特征摘要】
1.一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述采用晶圆键合法在所述钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层，包括：
3.根据权利要求2所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述沉积法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积技术或者低压化学气相沉积法中的一种；
4.根据权利要求1所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述去除部分所述氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层，包括：
5.根据权利要求4所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述第一曝光胶包括负性曝光胶；
6.根据权利要求4所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧欣，周李平，蔡佳辰，王成立，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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