[发明专利]铌酸锂-氮化硅波导与激光器异质集成结构及其制备方法

权利要求书

1.一种铌酸锂-氮化硅波导与激光器异质集成结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：先在刻蚀后的条形铌酸锂波导上第一次键合氮化硅，形成铌酸锂-氮化硅混合波导；其中，所述铌酸锂-氮化硅混合波导中铌酸锂波导层的厚度为100nm-600nm，氮化硅层的厚度为200nm-800nm；所述铌酸锂波导层的宽度为200nm-1000nm，以使分布在所述铌酸锂波导层中的光场能量低于分布在所述铌酸锂-氮化硅混合波导中的总光场能量的5%；

步骤2：再在所述铌酸锂-氮化硅混合波导的氮化硅层上第二次键合III-V族激光器，形成铌酸锂-氮化硅波导与激光器异质集成结构。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述III-V族激光器为In-P激光器。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一次键合方式为超真空室温键合方式、表面活化键合方式或等离子活化键合方式中的一种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一次键合方式为等离子活化键合方式；

所述步骤1具体包括如下步骤：

步骤11、初次清洗：以铌酸锂波导晶圆片为初始材料，先采用NH₄OH-HF混合液湿法清洗所述铌酸锂波导晶圆片表面和氮化硅薄膜表面，再用水再次清洗两个表面；

步骤12、O₂等离子体表面活化：初次清洗完后，在含O₂等离子体氛围下对所述铌酸锂波导晶圆片和所述氮化硅薄膜表面进行清洁和活化处理；

步骤13、湿法溶液表面清洗：用RCA溶液对所述铌酸锂波导晶圆片和所述氮化硅薄膜表面进行清洗和羟基钝化处理；

步骤14、第一次键合：所述铌酸锂波导晶圆片的铌酸锂薄膜和所述氮化硅薄膜表面预先对准，再在第一键合温度和第一键合压力下键合第一时间，然后退火后冷却至室温，在室温下放置24h-72h后完成第一次键合；

步骤15、氮化硅衬底去除。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氮化硅薄膜为LPCVD氮化硅薄膜、PECVD氮化硅薄膜或PVD氮化硅薄膜；

和/或，所述铌酸锂-氮化硅混合波导中所述氮化硅层的折射率等于所述铌酸锂波导层的折射率。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤14中，所述第一键合温度为250℃-300℃；所述第一键合压力为0.5Mpa-1.5Mpa；所述第一时间为30min-60min；退火温度为400℃-800℃；退火时间为5h-10h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二次键合方式为超真空室温键合方式、表面活化键合方式、等离子活化键合方式或BCB类聚合物键合方式中的一种。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二次键合方式为BCB类聚合物键合方式；

所述步骤2具体包括如下步骤：

步骤21、初次清洗：将第一次键合完成后形成的所述铌酸锂-氮化硅混合波导作为初始材料，采用RCA溶液对所述铌酸锂-氮化硅混合波导表面进行清洗；

步骤22、BCB旋涂固化：将BCB胶均匀旋涂在所述铌酸锂-氮化硅混合波导的氮化硅层的上表层，烘烤，冷却至室温完成固化；

步骤23、III-V族激光器清洗：用标准清洗液对III-V族激光器表面进行清洗，干燥；

步骤24、第二次键合：将清洗后的所述铌酸锂-氮化硅混合波导的表面和所述III-V族激光器的表面预先对准，再在第二键合温度和第二键合压力下键合第二时间，然后冷却至室温完成第二次键合；

步骤25、激光器衬底去除。