本發(fā)明屬于光波導(dǎo)，具體涉及一種薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，氮化硅材料因其與鈮酸鋰相似的折射率(具體來說，鈮酸鋰的折射率為2.14，而氮化硅的折射率大約在2.0左右)，以及其卓越的高功率處理能力、出色的絕緣性能和寬廣的光學(xué)透明窗口，被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)鈮酸鋰材料的理想選擇。特別是在薄膜鈮酸鋰上加載條型光波導(dǎo)的應(yīng)用中，氮化硅材料展現(xiàn)出了巨大的潛力。它不僅能夠避免復(fù)雜的鈮酸鋰刻蝕工藝，還能夠提供更加穩(wěn)定和可靠的性能。

2、在制備氮化硅薄膜的過程中，lpcvd(高溫低壓化學(xué)氣相沉積)和pecvd(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)是兩種最為常見的沉積方法。然而，由于鈮酸鋰材料無法承受lpcvd過程中的高溫環(huán)境，這在很大程度上限制了其在某些應(yīng)用場景中的應(yīng)用范圍。

3、相比之下，利用pecvd方法在薄膜鈮酸鋰上沉積氮化硅薄膜則具有明顯的優(yōu)勢。pecvd方法可以在較低的溫度下進(jìn)行沉積，從而避免了高溫對鈮酸鋰材料的損害。然而，這種方法沉積的氮化硅薄膜中通常含有較高的氫含量，大約20％的氫鍵。這種高氫含量會導(dǎo)致薄膜的結(jié)晶度降低，從而使得薄膜中存在較多的非晶態(tài)區(qū)域。這種非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的存在會增加薄膜表面的粗糙度，進(jìn)而導(dǎo)致氮化硅薄膜波導(dǎo)的損耗增大，使得進(jìn)一步降低損耗變得困難。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，通過分步沉積技術(shù)與化學(xué)機(jī)械平坦化及快速退火工藝的結(jié)合，實現(xiàn)了在薄膜鈮酸鋰上，制備低損耗氮化硅加載條型光波導(dǎo)的目標(biāo)。

2、本發(fā)明的目的是提供一種薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，包括：

3、s1、準(zhǔn)備薄膜鈮酸鋰襯底；

4、s2、利用pecvd在薄膜鈮酸鋰襯底表面沉積xnm厚度的氮化硅薄膜；

5、s3、利用cmp平滑氮化硅薄膜表面；

6、s4、在500℃條件下，采用rta降低氮化硅薄膜中氫含量；

7、s5、利用pecvd在氮化硅薄膜表面沉積ynm厚度的氮化硅；

8、s6、利用cmp工藝平滑氮化硅薄膜表面；

9、s7、在500℃條件下，采用rta降低氮化硅薄膜中氫含量；

10、s8、在氮化硅薄膜表面旋涂光刻膠；

11、s9、光刻顯影光刻膠；

12、s10、采用干法刻蝕氮化硅薄膜；

13、s11、去除光刻膠。

14、優(yōu)選地，x的范圍是100～200。

15、優(yōu)選地，x為100、或150或200。

16、優(yōu)選地，y的范圍是100～200。

17、優(yōu)選地，y為100、或150或200。

18、優(yōu)選地，s9具體為：電子束曝光波導(dǎo)圖形，顯影去除未曝光位置的光刻膠。

19、優(yōu)選地，s11具體為：采用丁酮溶液去除光刻膠。

20、本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

21、在本發(fā)明中，加載條氮化硅薄膜層的沉積過程是通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)技術(shù)分兩步或多步進(jìn)行的。在每一步的沉積過程中，薄膜的厚度被控制在100到200納米之間。這樣的厚度控制是為了確保沉積過程的穩(wěn)定性和薄膜的質(zhì)量。如果沉積的厚度小于100納米，那么在工藝參數(shù)的控制上就需要更加精確，這無疑會增加工藝操作的難度和不確定性。相反，如果沉積的厚度超過200納米，那么薄膜內(nèi)部的應(yīng)力會顯著增加，這可能導(dǎo)致薄膜出現(xiàn)開裂或剝落的現(xiàn)象，從而影響薄膜的整體性能和可靠性。

22、為了確保氮化硅薄膜表面的平整度，每一步沉積完成后，都會采用化學(xué)機(jī)械平坦化(cmp)技術(shù)對薄膜表面進(jìn)行處理。cmp技術(shù)能夠有效地降低薄膜表面的粗糙度，從而為后續(xù)工藝提供一個更加平滑的表面。處理完成后，再通過500℃的快速退火(rta)工藝對氮化硅薄膜進(jìn)行處理。rta工藝的主要目的是降低薄膜中的氫含量，從而提高薄膜的結(jié)晶度，進(jìn)一步優(yōu)化薄膜的性能。

23、通過上述的沉積、平坦化和退火工藝，最終可以在薄膜鈮酸鋰上沉積出高質(zhì)量的氮化硅薄膜。為了實現(xiàn)低損耗薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備，本發(fā)明還采用了電子束曝光和干法刻蝕工藝。電子束曝光技術(shù)能夠提供高精度的圖案轉(zhuǎn)移，而干法刻蝕工藝則能夠精確地去除多余的氮化硅薄膜，從而形成所需的加載條型光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。通過這些精細(xì)的工藝步驟，本發(fā)明成功地制備出了性能優(yōu)異的氮化硅加載條型光波導(dǎo)，為相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要的技術(shù)支持。

技術(shù)特征：

1.一種薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，其特征在于，x的范圍是100～200。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，其特征在于，x為100、或150或200。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，其特征在于，y的范圍是100～200。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，其特征在于，y為100、或150或200。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，其特征在于，s9具體為：電子束曝光波導(dǎo)圖形，顯影去除未曝光位置的光刻膠。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，其特征在于，s11具體為：采用丁酮溶液去除光刻膠。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種薄膜鈮酸鋰上氮化硅加載條型光波導(dǎo)的制備方法，屬于光波導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，包括：S1、準(zhǔn)備薄膜鈮酸鋰襯底；S2、利用PECVD在薄膜鈮酸鋰襯底表面沉積Xnm厚度的氮化硅薄膜；S3、利用CMP平滑氮化硅薄膜表面；S4、在500℃條件下，采用RTA降低氮化硅薄膜中氫含量；S5、利用PECVD在氮化硅薄膜表面沉積Ynm厚度的氮化硅；S6、利用CMP工藝平滑氮化硅薄膜表面；S7、在500℃條件下，采用RTA降低氮化硅薄膜中氫含量；S8、在氮化硅薄膜表面旋涂光刻膠；S9、光刻顯影光刻膠；S10、采用干法刻蝕氮化硅薄膜；S11、去除光刻膠。

技術(shù)研發(fā)人員：曲迪,徐文凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津華慧芯科技集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28