[发明专利]一种铌酸锂薄膜光波导结构、芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种铌酸锂薄膜光波导结构，其特征在于，包括下包层、薄膜基板和上包层，所述下包层形成于基底晶片的上方，所述薄膜基板放置于所述下包层的上方；

还包括下述结构中的一种：

第一种：所述薄膜基板的上表面形成有脊形结构，所述脊形结构为在所述薄膜基板的上表面形成得到的凸起结构；所述上包层由形成于脊形结构的左侧、右侧以及上方的介质材料构成；

第二种：薄膜基板进行完全的刻蚀处理，形成独立的薄膜基板芯层，所述薄膜基板芯层放置于下包层的上方，所述上包层由形成于薄膜基板芯层的左侧、右侧以及上方的介质材料构成。

2.根据权利要求1所述的铌酸锂薄膜光波导结构，其特征在于，

在第二种结构中，在薄膜基板芯层两侧形成沟槽，所述沟槽的深度采用下述中的一种：

第一种：沟槽深度等于薄膜基板的厚度，宽度不小于1μm，在薄膜基板上制备出薄膜基板芯层；

第二种：沟槽深度大于薄膜基板的厚度、但小于从薄膜基板的上表面至基底晶片的底面之间的总厚度。

3.根据权利要求2所述的铌酸锂薄膜光波导结构，其特征在于，对所述上包层进行平坦化处理，使之成为一个平坦的薄膜层，或者，对上包层进行图形化处理。

4.根据权利要求1所述的铌酸锂薄膜光波导结构，其特征在于，所述上包层为一层厚度不小于100nm的非金属薄膜，其组成材料为氧化硅、氧化钽、氧化钛、氮化硅、氧化铝、氧化镁、苯并环丁烯中的一种。

5.根据权利要求4所述的铌酸锂薄膜光波导结构，其特征在于，所述上包层采用与下包层相同的组成材料。

6.根据权利要求1所述的铌酸锂薄膜光波导结构，其特征在于，所述下包层采用介质材料薄膜与键合增强薄膜组成的多层介质材料结构。

7.根据权利要求6所述的铌酸锂薄膜光波导结构，其特征在于，从薄膜基板向基底晶片方向的材料组成结构分别为：薄膜基板、下包层中的介质材料薄膜、下包层中的键合增强薄膜、基底晶片，且所述下包层中的介质材料薄膜以及键合增强薄膜的厚度均不小于100nm。

8.一种铌酸锂薄膜光波导芯片，其特征在于，包括：基底晶片和权利要求1-7中任一项所述的铌酸锂薄膜光波导结构。

9.一种铌酸锂薄膜光波导结构制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：在基底晶片的上表面制备下包层；

步骤二：将表面注入有离子的铌酸锂晶片与步骤一得到的基底晶片进行晶圆键合，键合的晶面为铌酸锂晶片中注入了离子的晶面以及基底晶片中镀有下包层的晶面；

步骤三：对键合后的晶片进行加温处理以实现注入有离子的铌酸锂晶片在离子注入层的断裂，在基底晶片上留下铌酸锂薄膜基板，并对此薄膜基板的表面进行抛光处理以降低该表面的粗糙度；

步骤四：采用如下方法中的一种：

第一种：在薄膜基板的表面制作出一层具有光波导图形的掩膜；对制作有掩膜的晶片进行干法刻蚀或湿法腐蚀或光学精密切割处理，得到脊形结构；

第二种：在薄膜基板上制备出薄膜基板芯层；

步骤五：在铌酸锂薄膜光波导芯片的上表面制作一层非金属薄膜，作为上包层。

10.根据权利要求9所述的一种铌酸锂薄膜光波导结构制备方法，其特征在于，在步骤四第二种方法中：

薄膜基板芯层两侧形成沟槽，所述沟槽的深度采用下述中的一种：

第一种：沟槽深度等于薄膜基板的厚度，宽度不小于1μm，在薄膜基板上制备出薄膜基板芯层；

第二种：沟槽深度大于薄膜基板的厚度、但小于从薄膜基板的上表面至基底晶片的底面之间的总厚度。