[发明专利]锗基光波导及其制备方法

权利要求书

1.一种锗基光波导的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在第一衬底(10)上顺序形成第一氮化硅层(20)、锗籽晶层(410)和第二氮化硅层(510)，所述第一氮化硅层(20)、所述锗籽晶层(410)和所述第二氮化硅层(510)沿远离所述衬底的方向顺序层叠；

S2，在所述第二氮化硅层(510)中形成与所述锗籽晶层(410)连通的第一凹槽(511)，并在所述第一凹槽(511)中填充锗材料(420)，以利用所述锗籽晶层(410)和所述锗材料(420)形成脊形波导芯层(40)；

S3，形成覆盖所述第二氮化硅层(510)和所述脊形波导芯层(40)的第三氮化硅层(520)，所述第二氮化硅层(510)与所述第三氮化硅层(520)构成所述锗基光波导的上包层，所述第一氮化硅层(20)为所述锗基光波导的下包层，所述脊形波导芯层(40)位于所述上包层和所述下包层之间。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成所述锗籽晶层(410)的步骤包括：

在第二衬底(30)上形成单晶锗层(411)，并将所述单晶锗层(411)与所述第一氮化硅层(20)键合；

去除所述第二衬底(30)，并刻蚀所述单晶锗层(411)以形成所述锗籽晶层(410)。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二衬底(30)为硅衬底。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一氮化硅层(20)的厚度为500nm～1.5μm。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锗籽晶层(410)的厚度为40～50nm。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，形成所述脊形波导芯层(40)的步骤包括：

在与所述第一凹槽(511)对应的所述锗籽晶层(410)表面外延生长锗材料(420)；

对所述锗材料(420)进行平坦化处理，以得到由所述平坦化的所述锗材料(420)和所述锗籽晶层构成的所述脊形波导芯层(40)。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一衬底(10)为硅衬底。

8.一种锗基光波导，包括第一衬底(10)，其特征在于，所述锗基光波导还包括：

第一氮化硅层(20)，设置于所述第一衬底(10)上，且所述第一氮化硅层(20)为所述锗基光波导的下包层；

脊形波导芯层(40)，设置于所述第一氮化硅层(20)远离所述第一衬底(10)的一侧表面，所述脊形波导芯层(40)具有多个第二凹槽，且所述脊形波导芯层(40)由锗制备而成；

第二氮化硅层(510)，设置于所述第二凹槽中；

第三氮化硅层(520)，设置于所述脊形波导芯层(40)和所述第二氮化硅层(510)远离所述第一衬底(10)的一侧，且所述第三氮化硅层(520)与所述第二氮化硅层(510)连接构成所述锗基光波导的上包层，

所述脊形波导芯层(40)包括锗籽晶层(410)和多个脊形凸起部，相邻各所述脊形凸起部之间具有所述第二凹槽。

9.根据权利要求8所述的锗基光波导，其特征在于，所述下包层的厚度为500nm～1.5μm。