[发明专利]一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件

说明书

本申请公开一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件，包括：在衬底层上制备隔离层；利用离子注入法和键合法，或者，利用键合法和研磨抛光法，在所述隔离层上制备功能薄膜层；其中，在采用键合法将所述隔离层与薄膜基体键合后，在所述薄膜基体内形成压应力，并且在所述隔离层内形成拉应力，进一步通过对薄膜基体和隔离层施加机械压应力或机械拉应力的方式，或者利用隔离层与薄膜基体自身的热膨胀系数，控制键合前后的温度，从而在隔离层与薄膜基体内形成互相牵制的压应力和拉应力，以实现提高隔离层与薄膜基体折射率差的目的，其制备方法简单，并且不需要挖掘折射率差更大的两种材料，仅用现有的常规材料即可。

技术领域

本申请属于半导体元件制备领域，特别涉及一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件。

背景技术

电光晶体，如铌酸锂、钽酸锂晶体等，由于具有压电性、电光特性、光折变效应、铁电性多种特性在电子工业中得到了广泛的应用。特别是在光电方向，其因为电光系数大、折射率高、热稳定好，同时还具有优良的非线性光学性质，在电光调制器、波长转换器件、光开关等领域都成为最重要的材料之一，被誉为光电方向的硅材料。

现有技术中公开的一种电光晶体薄膜，包括依次堆叠的衬底层、隔离层、铌酸锂晶体薄膜层，这种电光晶体薄膜替代传统的铌酸锂晶体，可以使制作的电子元器件尺寸更小，集成度更高，损耗更低，速度更快。其中，铌酸锂晶体薄膜层一般需要被刻蚀成波导形状用于传输光信号，隔离层一般选用比铌酸锂晶体薄膜层折射率低的材料，以限制光信号从铌酸锂晶体薄膜层向衬底层泄露。在一些特殊电子元器件中，铌酸锂晶体薄膜层需要转弯实现特定功能，而转弯半径的大小受到铌酸锂晶体薄膜层与隔离层之间折射率差的限制，如果折射率差不够大而使转弯半径过小时，就会出现横向漏光的现象。因此，为了满足一些特殊电子元器件的制备需求，需要进一步提高铌酸锂晶体薄膜层与隔离层之间的折射率差。

但是，现有技术中，折射率差被铌酸锂晶体薄膜层和隔离层本身的折射率所约束，而想要得到更好的光信号限制效果，需要挖掘出折射率差更大的两种材料，这是一项漫长且困难的课题，目前无法提供一种具有更大折射率差的电光晶体薄膜。

发明内容

为解决现有技术中，折射率差被铌酸锂晶体薄膜层和隔离层本身的折射率所约束，而想要得到更好的光信号限制效果，需要挖掘出折射率差更大的两种材料，这是一项漫长且困难的课题，目前无法提供一种具有更大折射率差的电光晶体薄膜的技术问题，本申请提供一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件。

第一方面，本申请提供的一种电光晶体薄膜的制备方法，包括：在衬底层上制备隔离层；利用离子注入法和键合法，或者，利用键合法和研磨抛光法，在所述隔离层上制备功能薄膜层；其中，在采用键合法将所述隔离层与薄膜基体键合后，在所述薄膜基体内形成压应力，并且在所述隔离层内形成拉应力，所述薄膜基体是用于形成所述功能薄膜层的基础材料。

进一步地，在所述薄膜基体内形成的压应力大于1Mpa。

进一步地，所述在采用键合法将所述隔离层与薄膜基体键合后，在所述薄膜基体内形成压应力，并且在所述隔离层内形成拉应力，包括：

如果所述隔离层的热膨胀系数小于所述薄膜基体的热膨胀系数，则在第一温度下，采用键合法，将所述隔离层与薄膜基体键合，得到键合体；

将所述键合体置于第二温度条件下，在所述薄膜基体内形成压应力，同时在所述隔离层内形成拉应力，其中，所述第二温度大于所述第一温度。

进一步地，所述功能薄膜层为铌酸锂晶体、钽酸锂晶体、或石英材料，所述隔离层为二氧化硅、氮化硅、氧化铝、金刚石、蓝宝石、碳化硅、砷化镓或硅材料；或者，所述隔离层为二氧化硅材料，所述功能薄膜层为铌酸锂晶体、钽酸锂晶体、石英、氮化硅、氧化铝、金刚石、蓝宝石、碳化硅、砷化镓或硅材料；或者，所述功能薄膜层为铌酸锂晶体或钽酸锂晶体材料，所述隔离层为石英材料。