[发明专利]电光晶体薄膜的制备方法、电光晶体薄膜及电光调制器

说明书

本申请提供一种电光晶体薄膜的制备方法、电光晶体薄膜及电光调制器，其中，所述电光晶体薄膜的制备方法包括：准备绝缘体上硅结构，在绝缘体上硅结构的顶层硅上制备保护层前体；用刻蚀法对保护层前体和顶层硅进行刻蚀，形成保护层和硅波导层，其中刻蚀后在保护层和硅波导层中形成凹槽结构，凹槽结构的高度等于保护层厚度和硅波导层厚度之和；在凹槽结构内填充包覆隔离层，并对其进行平坦化，直至与保护层齐平；采用腐蚀的方式去除保护层，再沉积包覆隔离层，并对其平坦化；最后在包覆隔离层上制备功能薄膜层，得到电光晶体薄膜。采用前述的方案，通过保护层保护硅波导层，包覆隔离层厚度可控，表面平整，与功能薄膜层键合，不影响光信号的传播。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种电光晶体薄膜的制备方法、电光晶体薄膜及电光调制器。

背景技术

目前，硅材料的加工工艺非常成熟，也是产业化应用较多的半导体材料，因此，硅材料已经广泛应用于电子元器件中。由于硅材料本身是中心对称的晶体结构，导致硅没有线性电光效应，因此，硅材料无法直接用于制备高性能电光调制器。为此，传统的硅基电光调制器通常需要依靠等离子体色散效应来解决上述问题，具体方法是利用离子注入形成PN结，通过改变PN结的载流子浓度来改变硅基电光调制器中硅波导的折射率，进而实现对光波振幅的调制。不过上述方法在改变硅波导的折射率的同时，也会改变硅波导的损耗，是在牺牲消光比的基础上实现高带宽，这使得硅基电光调制器的应用受到限制。

而铌酸锂等晶体具有优良的非线性光学特性、电光特性、声光特性，在光信号处理、信息存储等方面具有广泛的应用。因此，目前有研究人员提出将硅材料与铌酸锂晶体结合制成电光晶体薄膜应用于电光调制器，这样可以利用硅波导导光和铌酸锂电光调制特性的特点，即光场的一部分以硅波导作为行进的光路，另一部分在铌酸锂薄膜层中得到调制，也就是借助铌酸锂晶体的优势，有效的弥补硅材料的短板，提升电光调制器的性能。

目前，硅材料与铌酸锂晶体结合的方式是利用粘黏剂进行粘结，例如，现有技术中有通常使用苯并环丁烯树脂作为粘黏剂将硅材料与铌酸锂晶体结合在一起，但是，苯并环丁烯树脂属于高聚物，在加热使用过程中极易产生气泡，导致硅材料与铌酸锂晶无法完全贴合，影响光信号的传播，进而影响电光调制器的性能。

发明内容

本申请提供了一种电光晶体薄膜的制备方法、电光晶体薄膜及电光调制器，以解决现有技术中，使用苯并环丁烯树脂作为粘黏剂将硅材料与铌酸锂晶体结合时，硅材料与铌酸锂晶无法完全贴合，影响光信号的传播，进而影响电光调制器的性能的问题。

第一方面，本申请实施例部分提供了一种电光晶体薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

准备绝缘体上硅结构，在绝缘体上硅结构的顶层硅上制备保护层前体；其中，绝缘体上硅结构从下至上依次为硅衬底层、二氧化硅层和顶层硅；

用刻蚀法对所述保护层前体和顶层硅进行刻蚀，形成保护层和硅波导层，其中刻蚀后在保护层和硅波导层中形成凹槽结构，所述凹槽结构的高度等于保护层厚度和硅波导层厚度之和；

在所述凹槽结构内填充包覆隔离层，并对其进行平坦化，直至与所述保护层齐平；

采用腐蚀的方式去除保护层，再沉积包覆隔离层，并对其平坦化；

在所述包覆隔离层上制备功能薄膜层，得到电光晶体薄膜。

结合第一方面，在一种实现方式中，在所述绝缘体上硅结构的顶层硅上制备保护层前体的方法为LPCVD、PECVD或热氧化法。

结合第一方面，在一种实现方式中，对所述保护层前体和顶层硅进行刻蚀，包括：采用干法刻蚀法对所述保护层前体和顶层硅进行刻蚀，将顶层硅刻蚀成脊型条状结构，形成硅波导层，同时将保护层前体刻蚀成与所述硅波导层的顶部形状相同的结构，得到保护层；其中，顶层硅完全被刻蚀或部分被刻蚀。