铌酸锂调制器及制备方法与流程

本申请属于半导体，尤其涉及一种铌酸锂调制器及制备方法。

背景技术：

1、目前，随着移动数据应用开发，人们对通信的速率要求越来越高，这样就需要数据中心和骨干网吞吐速率就会越来越高，比如吞吐速率要达到400g、800g、1.2t等，这就对调制器和接收器的带宽要求越来越宽。为解决上述问题，采用铌酸锂材质的马赫-曾德尔(mach-zehnder；mz)调制器是一种可选的实施方案。

2、但由于工艺限制，导致mz调制器中的硅光波导和铌酸锂电极之间的距离较远，调制效率较低。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种铌酸锂调制器及制备方法，旨在解决传统的mz调制器存在的调制效率较低的问题。

2、本申请实施例的第一方面提供了一种铌酸锂调制器，包括：硅基衬底；第一绝缘层，所述第一绝缘层设置在所述硅基衬底之上；第二绝缘层，所述第二绝缘层内设有硅光结构，所述硅光结构的硅光波导位于所述硅光结构的顶部；第三绝缘层，所述第三绝缘层设置在所述第二绝缘层之上；铌酸锂光波导层，所述铌酸锂光波导层设置在所述第三绝缘层之上；至少一个金属电极，所述金属电极设置在所述铌酸锂光波导层之上。

3、在一实施例中，所述硅光结构包括收发器单元。

4、在一实施例中，所述收发器单元包括至少一个第一硅光波导、至少一个锗层、至少两个第一金属层；所述第一硅光波导位于所述收发器单元的顶部；所述锗层设置在所述第一硅光波导之下；所述第一金属层设置在所述第一硅光波导的下方，至少一个所述第一金属层通过金属孔与所述第一硅光波导连接，至少一个所述第一金属层通过金属孔与所述锗层连接；所述收发器单元还包括至少一个第二硅光波导和至少一个第二金属层；所述第二硅光波导设置在所述第二金属层的上方。

5、在一实施例中，所述铌酸锂光波导层包括铌酸锂层和至少一个铌酸锂脊型波导，所述铌酸锂层设置在所述第三绝缘层之上，所述铌酸锂脊型波导设置在所述铌酸锂层之上。

6、在一实施例中，所述金属电极为射频电极，所述金属电极设置在所述铌酸锂层之上。

7、在一实施例中，所述铌酸锂光波导层包括两个所述铌酸锂脊型波导，所述铌酸锂调制器包括两个所述金属电极；所述金属电极和所述铌酸锂脊型波导相互平行，并依次交替设置在所述铌酸锂层之上。

8、本申请实施例的第二方面提供了一种铌酸锂调制器的制备方法，包括：在初始衬底上依次构造第三绝缘层、第二绝缘层和第一绝缘层；其中，所述第二绝缘层内设有硅光结构，所述硅光结构的硅光波导位于所述硅光结构的底部；在所述第一绝缘层上构造硅基衬底；翻转制备中的器件，以所述硅基衬底为底，并刻蚀所述初始衬底，直至暴露所述第三绝缘层；在所述第三绝缘层上构造铌酸锂光波导层并在所述铌酸锂光波导层上构造金属电极。

9、在一实施例中，所述在所述第一绝缘层上构造硅基衬底，包括：将制备好的硅基衬底通过键合的方式固定在所述第一绝缘层上。

10、在一实施例中，所述以所述硅基衬底为底，刻蚀所述初始衬底，直至暴露所述第三绝缘层，包括：将制备中的器件翻转，以所述硅基衬底为底，刻蚀所述初始衬底，直至暴露所述第三绝缘层；刻蚀部分所述第三绝缘层。

11、在一实施例中，所述在所述第三绝缘层上构造铌酸锂光波导层并在所述铌酸锂光波导层上构造金属电极，包括：通过键合的方式将制备好的薄膜铌酸锂固定在所述第三绝缘层上；根据预设图案，刻蚀所述薄膜铌酸锂，以形成铌酸锂层和至少一个设置在所述铌酸锂层之上的铌酸锂脊型波导；其中，所述铌酸锂光波导层包括所述铌酸锂层和所述铌酸锂脊型波导；在所述铌酸锂层上构造至少一个所述金属电极。

12、本申请实施例具有的有益效果是：由于工艺限制，硅光结构在制备时，通常硅光波导会位于硅光结构的底部，导致硅光波导与位于器件顶部的铌酸锂之间间隔较大距离，导致调制效率较低。本申请通过将硅光波导设置在硅光结构的顶部，硅光波导与铌酸锂光波导层之间仅间隔很薄的第三绝缘层，便于硅光波导的光信号耦合至刻蚀后的铌酸锂光波导层，从而提高调制效率。

技术特征：

1.一种铌酸锂调制器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述硅光结构包括收发器单元。

3.如权利要求2所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述收发器单元包括至少一个第一硅光波导、至少一个锗层、至少两个第一金属层；

4.如权利要求1所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述铌酸锂光波导层包括铌酸锂层和至少一个铌酸锂脊型波导，所述铌酸锂层设置在所述第三绝缘层之上，所述铌酸锂脊型波导设置在所述铌酸锂层之上。

5.如权利要求4所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述金属电极为射频电极，所述金属电极设置在所述铌酸锂层之上。

6.如权利要求4或5所述的铌酸锂调制器，其特征在于，所述铌酸锂光波导层包括两个所述铌酸锂脊型波导，所述铌酸锂调制器包括两个所述金属电极；

7.一种铌酸锂调制器的制备方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的铌酸锂调制器的制备方法，其特征在于，所述在所述第一绝缘层上构造硅基衬底，包括：

9.如权利要求7所述的铌酸锂调制器的制备方法，其特征在于，所述以所述硅基衬底为底，刻蚀所述初始衬底，直至暴露所述第三绝缘层，包括：

10.如权利要求7所述的铌酸锂调制器的制备方法，其特征在于，所述在所述第三绝缘层上构造铌酸锂光波导层并在所述铌酸锂光波导层上构造金属电极，包括：

技术总结
本申请涉及一种铌酸锂调制器及制备方法。铌酸锂调制器包括：硅基衬底、第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层、铌酸锂光波导层和金属电极。第一绝缘层设置在硅基衬底之上。第二绝缘层内设有硅光结构，硅光结构的硅光波导位于硅光结构的顶部。第三绝缘层设置在第二绝缘层之上。铌酸锂光波导层设置在第三绝缘层之上，金属电极设置在铌酸锂光波导层之上。本申请通过将硅光波导设置在硅光结构的顶部，硅光波导与铌酸锂光波导层之间仅间隔第三绝缘层，便于硅光波导的光信号耦合至刻蚀后的铌酸锂光波导里面，从而提升调制效率，同时实现硅光和铌酸锂异质混合集成，可以集成光收发器的有源和无源器件，降低成本和体积。

技术研发人员：郑学彦,魏红振,苗荣生,李泽彬,万里威,彭羽
受保护的技术使用者：珠海市艾尔德光通讯技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15