[发明专利]基于CMOS后工艺实现的三维光电集成滤波器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于CMOS后工艺实现的三维光电集成滤波器，包括：自下而上依次沉积在CMOS集成电路上的隔离层、第一光电器件层、监测层、缓冲层、第二光电器件层和保护层，多个通孔穿过上述各层，所述通孔中填充有金属并与CMOS集成电路的电极接触，所述通孔上方设置有互连电极；

其中，所述第一光电器件层用于制备与CMOS集成电路相互作用的下层滤波器；所述第二光电器件层用于制备与所述第一光电器件层进行光互连的上层滤波器，所述第一光电器件层与所述第二光电器件层之间实现光耦合和三维光互连，所述CMOS 集成电路具有温控功能，用于对所述下层滤波器与所述上层滤波器进行自动热调谐。

2.如权利要求1所述的三维光电集成滤波器，其特征在于，所述隔离层的厚度为3μm～4μm，所述缓冲层的厚度为0.5-1.5μm，所述保护层的厚度为4μm～5μm，所述隔离层、所述缓冲层和所述保护层的材质分别独立地选自氧化硅、氧化铝或氮氧化硅。

3.如权利要求1所述的三维光电集成滤波器，其特征在于，所述第一光电器件层和所述第二光电器件层的厚度为220-500nm，材质分别独立地选自Si、Si3N4或AlN。

4.如权利要求1所述的三维光电集成滤波器，其特征在于，所述监测层的厚度为100-300nm，材质选自Ti/Au合金或Cr/Au合金。

5.如权利要求1所述的三维光电集成滤波器，其特征在于，所述下层滤波器为微环滤波器的直通端波导，所述上层滤波器为微环滤波器的微环和下载端波导。

6.一种基于CMOS后工艺实现的三维光电集成滤波器的制作方法，包括如下步骤：

在CMOS集成电路上方淀积一隔离层，并进行表面平坦化处理；

在所述隔离层上淀积第一光电器件层，并在所述第一光电器件层上制备下层滤波器；

在所述第一光电器件层上淀积一监测层，并在所述监测层上刻蚀出特定区域；

在所述监测层上淀积一缓冲层，刻蚀出监测台阶，并进行表面平坦化处理；

在所述缓冲层上淀积第二光电器件层，在所述第二光电器件层上制备上层滤波器，并完成与所述下层滤波器的光互连；所述第一光电器件层与所述第二光电器件层之间实现光耦合和三维光互连，所述CMOS 集成电路具有温控功能，用于对所述下层滤波器与所述上层滤波器进行自动热调谐；

在所述第二光电器件层上淀积一保护层；

在所述保护层表面特定位置向下刻蚀多个通孔，并在所述通孔中填充金属，与CMOS集成电路上的电极接触，完成与CMOS集成电路电学互连；

在所述通孔上方形成互连电极。

7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述隔离层、所述第一光电器件层、所述缓冲层、所述第二光电器件层和所述保护层采用PECVD工艺沉积形成，所述监测层采用真空蒸发工艺淀积形成。

8.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述表面平坦化处理采用化学机械抛光工艺进行。

9.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述下层滤波器和所述上层滤波器采用电子束光刻和感应耦合等离子体刻蚀工艺制备。

10.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述通孔采用感应耦合等离子体刻蚀工艺制备，所述通孔内金属和互连电极采用溅射工艺制备。