[发明专利]波导结构复合衬底的制备方法、复合衬底及光电晶体薄膜

说明书

本申请提供一种波导结构复合衬底的制备方法、复合衬底及光电晶体薄膜，其中，所述波导结构复合衬底的制备方法包括在衬底层上制备波导层前体；在所述波导层前体上制备移除层前体；在所述移除层前体上进行刻蚀，形成移除层；在所述波导层前体上进行刻蚀，形成波导层，所述波导层的顶部图案和所述移除层的图案相同，其中刻蚀后在所述波导层中形成凹槽结构，所述凹槽结构的高度等于所述波导层厚度；在所述衬底层上所述移除层所在的一侧沉积包覆隔离层材料；去除所述移除层；继续沉积所述包覆隔离层材料，并对其平坦化至目标厚度，得到包覆隔离层，获得波导结构复合衬底。采用上述方案，缩短复合衬底的制备时间，提高复合衬底的制备效率。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种波导结构复合衬底的制备方法、复合衬底及光电晶体薄膜。

背景技术

铌酸锂晶体具有较大的电光系数、非线性光学系数和优良的光折变、压电和声学性能，应用铌酸锂和氮化硅光波导集成结构所制备的光电调制器件，具有较低的损耗，因此，在制造宽带宽芯片方面具有广阔的应用前景。

在光电晶体薄膜中氮化硅光波导和铌酸锂薄膜通常采用氧化硅层进行连接。氧化硅层的厚度与光电调制器的设计有关，厚度一般仅有数十纳米。氧化硅层是光信号在铌酸锂薄膜层和氮化硅光波导结构中进行耦合的必经之路，因此，提高氧化硅层的质量，如厚度均匀性、厚度偏差和表面质量等，有利于提升光电调制器的性能和一致性。

目前，在制备完氮化硅光波导后，一般采用化学气相沉积法在氮化硅光波导上方沉积一层氧化硅层，将波导槽(凹槽结构)填平并包覆氮化硅光波导，然后采用化学机械抛光将氧化硅层抛光至所需的厚度，如果波导槽的高度较大时，化学机械抛光氧化硅层，会消耗大量的时间，降低光电晶体薄膜的制备效率，同时氧化硅层厚度存在可控性差的缺点，并且由于氮化硅光波导的存在，使沉积后的氧化硅层表面为高低不平的起伏面，而直接采用化学机械抛光后的氧化硅层表面仍然会呈现起伏的状态，导致氧化硅层的厚度偏差较大，厚度均匀性不好，并且表面平整度较差。以上容易导致光在铌酸锂薄膜层和氮化硅光波导中的耦合不可控，从而导致包括光电晶体薄膜的光电调制器件的一致性较差。

发明内容

本申请提供了一种波导结构复合衬底的制备方法、复合衬底及光电晶体薄膜，以解决现有技术中化学机械抛光厚度较大的氧化硅层，会消耗大量的时间，降低压电薄膜的制备效率，同时氧化硅层厚度存在可控性差的缺点，直接采用化学机械抛光后的氧化硅层表面仍然会呈现起伏的状态，导致氧化硅层的厚度偏差较大，厚度均匀性不好，并且表面平整度较差，导致光在铌酸锂薄膜层和氮化硅光波导中的耦合不可控，从而导致包括光电晶体薄膜的光电调制器件的一致性较差的问题。

本申请的第一方面，提供一种波导结构复合衬底的制备方法，包括：

在衬底层上制备波导层前体；

在所述波导层前体上制备移除层前体；

在所述移除层前体上进行刻蚀，形成移除层；

在所述波导层前体上进行刻蚀，形成波导层，所述波导层的顶部图案和所述移除层的图案相同，其中刻蚀后在所述波导层中形成凹槽结构，所述凹槽结构的高度等于所述波导层厚度；

在所述衬底层上所述移除层所在的一侧沉积包覆隔离层材料；

去除所述移除层；

继续沉积所述包覆隔离层材料，并对其平坦化至目标厚度，得到包覆隔离层，获得波导结构复合衬底。

可选的，在所述衬底层上所述移除层所在的一侧沉积包覆隔离层材料包括：

在所述凹槽结构内填充所述包覆隔离层材料，所述包覆隔离层材料将所述凹槽结构填充；

当所述凹槽结构内填充的包覆隔离层材料的边缘高度高于所述波导层且不高于所述移除层时，停止填充；