[发明专利]一种电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器

说明书

本申请提供一种电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器，其中，所述电光晶体薄膜从下到上依次包括：硅衬底层、二氧化硅层、硅波导层、包覆隔离层和功能薄膜层；所述包覆隔离层的折射率低于所述功能薄膜层的折射率，所述包覆隔离层做平坦化处理，且可与所述功能薄膜层键合。本申请采用包覆隔离层代替现有技术中的粘接剂层，一方面，包覆隔离层能够进行平坦化处理，使得靠近功能薄膜层一侧的表面粗糙度减小，能够减少漫反射，从而减少光传输损耗；另一方面，包覆隔离层与功能薄膜层之间以键合的形式结合，保证功能薄膜层的均匀性和完整性。

技术领域

本申请涉及半导体制备技术领域，具体涉及一种电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器。

背景技术

硅基电光调制器是光通信、光互联系统中收发机的重要组件，是完成电信号到光信号的转换，实现高速信息在光电子集成芯片上传输和处理的前提。

硅基电光调制器通常由电光晶体薄膜集成，因此电光晶体薄膜的制备对于硅基电光调制器意义重大。目前，电光晶体薄膜通常采用以下工艺进行制备：首先，采用氧化工艺在硅晶体衬底层上方制备氧化硅薄膜层，在该氧化硅薄膜层上方完成硅晶体生长，形成硅波导层；然后，为了将硅波导层与铌酸锂薄膜层结合，在硅波导层与铌酸锂薄膜层之间设置粘结剂层。利用上述工艺制备而成的电光晶体薄膜在应用中，光信号的一部分在硅波导层中以硅波导光路进行传输，一部分光场在铌酸锂薄膜层中被调制，完成电信号到光信号的转换。

粘接剂层通常利用BCB(Benzocyclobutene，苯并环丁烯)树脂，以旋涂或者喷涂的形式覆盖在硅波导层表面，然后和铌酸锂薄膜层进行粘结。粘接完成后，BCB树脂表面的粗糙度通常在几十纳米甚至更高。然而，当光信号在硅波导层和铌酸锂薄膜层中传输时，由于BCB树脂靠近铌酸锂薄膜层的一面粗糙度较大，光信号在传输过程中会在粘接剂层表面形成漫反射，导致需要的方向光强降低，光传输损耗大。

发明内容

本申请提供一种电光晶体薄膜及其制备方法，及电光调制器，以解决现有使用BCB树脂作为粘接剂层，导致光传输损耗大的问题。

本申请的第一方面，提供一种电光晶体薄膜，所述电光晶体薄膜从下到上依次包括：硅衬底层、二氧化硅层、硅波导层、包覆隔离层和功能薄膜层；所述硅波导层嵌入到所述包覆隔离层中；

所述包覆隔离层的折射率低于所述功能薄膜层的折射率，所述包覆隔离层做平坦化处理，且可与所述功能薄膜层键合。

可选的，所述功能薄膜层选自铌酸锂、钽酸锂、KTP以及RTP中的一种，所述功能薄膜层的厚度为50-3000nm或400nm-100μm。

可选的，所述包覆隔离层为二氧化硅或氮化硅，所述包覆隔离层平坦度小于1nm，粗糙度小于0.5nm；

所述包覆隔离层由第一包覆隔离层和第二包覆隔离层组成；

所述第一包覆隔离层位于硅波导层上方，厚度为20nm-2000nm；所述第二包覆隔离层设置于硅波导层中并与硅波导层齐平，所述第二包覆隔离层的厚度等于硅波导的厚度；

所述第一包覆隔离层和第二包覆隔离层为一体成型。

可选的，所述硅波导层的形状为脊型条状结构，所述硅波导层中脊型波导的宽度为50nm～50μm，厚度为50nm～50μm。

可选的，还包括硅连接层，所述硅连接层位于所述二氧化硅层以及硅波导层之间；所述硅连接层和硅波导层的厚度之和为50nm-50μm，所述二氧化硅层的厚度为50nm-5μm。

本申请的第二方面，提供一种电光调制器，包括如第一方面任一项所述的电光晶体薄膜。

本申请的第三方面，提供一种电光晶体薄膜的制备方法，包括：