[发明专利]硅基铌酸锂薄膜电光调制器阵列集成的方法

摘要

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种大规模的硅基铌酸锂薄膜电光调制器阵列的集成方法。利用该方法减少了铌酸锂晶体层的制备工艺难度，降低了铌酸锂与硅粘接的精度要求，并且可以一次性同时完成大规模阵列式铌酸锂晶体层的制备和粘接，大幅提升了硅基铌酸锂薄膜电光调制器阵列的生产效率；通过对硅晶体层进行结构上的设计和优化，使得光可以在硅波导和铌酸锂波导中自然交替和互传，实现了高性能的铌酸锂薄膜电光调制效应。此外，该方法利用了标准化的硅基集成技术成熟度优势，将复杂的芯片制备工艺集中在硅晶体层，从而减小芯片制作过程中的工艺误差，保证了整个硅基铌酸锂薄膜电光调制器阵列的性能稳定性。

主权项

1.一种硅基铌酸锂薄膜电光调制器阵列的集成方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1)通过热氧化法在光洁的硅晶体衬底(2)上氧化形成氧化硅薄膜层(3)；2)使用化学气相沉积(CVD)在氧化硅薄膜层(3)上沉积一定厚度的多晶硅，再通过干法或湿法刻蚀形成具有阵列分布的多个硅基铌酸锂薄膜电光调制器(1)的硅波导层(4)，该硅波导层(4)包含了全部阵列式分布的电光调制器的分光器(4.1)和光耦合器(4.2)，分光器(4.1)输入端为入射光端口，所述的光耦合器(4.2)的输出端为调制光输出端口；调制器之间的光输出端口和光输入端口均可以相互连接，形成级联、并联、混连的结构；3)对于阵列中每一个电光调制器(1)，在需要加载直流电压的硅波导(4)两侧进行离子注入，一侧注入磷离子，另一侧注入硼离子形成横跨硅波导的PN结；4)通过化学气相沉积在硅波导层(4)上形成一层金属层，再经过干法刻蚀工艺去除多余的金属，仅在PN结上方形成金属连线，同时形成与外界连接的金属线，完成直流偏置电极层(7)和直流偏置输入端口；5)使用干法或湿法刻蚀在wafer级别的铌酸锂晶片上刻蚀形成周期性脊形结构，完成铌酸锂薄膜层(6)的制备，该铌酸锂薄膜层(6)同时覆盖在N个阵列式分布的硅波导层(4)上方；6)将所述的铌酸锂薄膜层(6)上的脊形结构与所述的硅波导层(4)上的阵列式分布的光耦合器(4.2)对准，利用粘接剂(5)将所述的铌酸锂薄膜层(6)和硅波导层(4)进行粘接；7)通过化学气相沉积法在所述的铌酸锂薄膜层(6)上形成一层金属，再通过湿法或干法刻蚀，去掉多余的金属，仅留下每个电光调制器上需要加载射频信号区域的射频金属电极和与外界连接的射频电极金属连线，形成射频电极层(8)和射频信号输入端口；这样在集成了N个电光调制器的阵列中，一共有2*N个阵列式分布的分光器(4.1)、2*N个阵列式分布的光耦合器(4.2)、N个直流电压输入端口、N个射频输入端口。