一种光子结构的形成方法、光子结构及光子芯片

本发明涉及半导体光电，特别涉及一种光子结构的形成方法、光子结构及光子芯片。

背景技术：

1、随着数据中心、云服务、超算中心等数据传输量的激增，可兼容上述应用的高密度光互联技术不可小觑，其能够实现更低的能耗和更快的数据传输速率，确保了低损数据互联和高算力、高保真度的信号处理。无论是普遍认为的光电混合计算亦或是商用化光模块，其均是基于电光调制的光电器件完成光学信号和电学信号的快速切换，这使得应用于上述领域中的光子芯片成为了研究热点。

2、传统的光子芯片通常是硅基的光子芯片，但硅材料本身不具备的高速电光效应依然限制着硅基光子芯片在高线性度、高传输速率(800g)、低光损耗场景中的应用，因此，如何制备出具有高线性度、高速电光调制同时保证低损耗传输的光子芯片成为了相关人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本申请于一方面公开了一种光子结构的形成方法，其包括：

2、提供一异质结构；所述异质结构包括支撑衬底和位于所述支撑衬底上的钽酸锂层；

3、在所述钽酸锂层上形成类金刚石掩膜；

4、利用干法刻蚀工艺对所述钽酸锂层进行刻蚀，并去除所述类金刚石掩膜，得到目标光子结构。

5、于一个可行的实施例中，所述在所述钽酸锂层上形成类金刚石掩膜，包括：

6、在所述钽酸锂层上依次形成介质层和类金刚石层；

7、对所述类金刚石层依次进行光刻和刻蚀处理，以在所述介质层上形成所述类金刚石掩膜。

8、于一个可行的实施例中，所述介质层的厚度为2nm～5um；

9、所述介质层的材料包括氮化硅，二氧化硅和苯丙环丁烯；

10、形成所述介质层的方法包括等离子体增强型化学气相沉积和电感耦合等离子化学气相沉积。

11、于一个可行的实施例中，在对所述类金刚石层进行刻蚀过程中，采用感应耦合等离子刻蚀工艺，刻蚀气体为氧气，电压为100v～1000v，加速电压设置为10v～300v，气体流速设置为10～100sccm。

12、于一个可行的实施例中，形成所述类金刚石层的方式包括物理气相沉积法、化学气相沉积法和增强型等离子体化学气相沉积法；

13、所述类金刚石层的厚度为10nm～5um。

14、于一个可行的实施例中，所述去除所述类金刚石掩膜之后，所述方法还包括：

15、利用湿法腐蚀去除图形化的所述钽酸锂层上的刻蚀再沉积物。

16、于一个可行的实施例中，所述干法刻蚀工艺包括感应耦合等离子刻蚀工艺或者离子束刻蚀工艺；

17、在对所述钽酸锂层进行刻蚀的过程中，刻蚀气体包括氩气，电压为100v～1000v，加速电压设置为10v～300v，气体流速设置为10～100sccm。

18、于一个可行的实施例中，所述去除所述类金刚石掩膜之后，所述方法还包括：

19、去除图形化的所述钽酸锂层上残留的介质层。

20、本申请于另一方面提供了一种光子结构，其是基于上述的方法制备得到的。

21、本申请于另一方面提供了一种光子芯片，其包括上述的光子结构；

22、图形化的所述钽酸锂层为所述光子芯片的波导。

23、本申请实施例通过提供一异质结构；所述异质结构包括支撑衬底和位于所述支撑衬底上的钽酸锂层；在所述钽酸锂层上形成类金刚石掩膜；利用干法刻蚀工艺对所述钽酸锂层进行刻蚀，并去除所述类金刚石掩膜，得到目标光子结构。如此，能够使得加工出的钽酸锂功能层的结构形貌光滑，具有高速电光调制同时保证低损耗传输的光子芯片。

技术特征：

1.一种光子结构的形成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述在所述钽酸锂层上形成类金刚石掩膜，包括：

3.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述介质层的厚度为2nm～5um；

4.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，在对所述类金刚石层进行刻蚀过程中，采用感应耦合等离子刻蚀工艺，刻蚀气体为氧气，电压为100v～1000v，加速电压设置为10v～300v，气体流速设置为10～100sccm。

5.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，形成所述类金刚石层的方式包括物理气相沉积法、化学气相沉积法和增强型等离子体化学气相沉积法；

6.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述去除所述类金刚石掩膜之后，所述方法还包括：

7.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺包括感应耦合等离子刻蚀工艺或者离子束刻蚀工艺；

8.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述去除所述类金刚石掩膜之后，所述方法还包括：

9.一种光子结构，其特征在于，是基于如权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的。

10.一种光子芯片，其特征在于，包括如权利要求9所述的光子结构；

技术总结
本发明涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种光子结构的形成方法、光子结构及光子芯片。通过提供一异质结构；所述异质结构包括支撑衬底和位于所述支撑衬底上的钽酸锂层；在所述钽酸锂层上形成类金刚石掩膜；利用干法刻蚀工艺对所述钽酸锂层进行刻蚀，并去除所述类金刚石掩膜，得到目标光子结构。从而能够使得刻蚀出的钽酸锂功能层的结构形貌光滑，具有高速电光调制同时保证低损耗传输的光子芯片。

技术研发人员：欧欣,周李平,蔡佳辰
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8