本技術(shù)涉及半導(dǎo)體，特別涉及一種光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、電光調(diào)制器主要是基于電光材料的電光效應(yīng)制成的一種調(diào)制器，當(dāng)對(duì)如鈮酸鋰晶體或鉭酸鋰晶體等電光材料施加電壓時(shí)，電光材料的折射率會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而引起通過該電光材料的光波的特性發(fā)生變化。利用電光效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)相位、幅度、強(qiáng)度以及偏振狀態(tài)等參數(shù)的調(diào)制。

2、當(dāng)入射光照射至鈮酸鋰晶體或鉭酸鋰晶體等電光材料制成的薄膜時(shí)，由于上述電光材料的光折變效應(yīng)或光生伏特效應(yīng)，會(huì)在薄膜表面產(chǎn)生電荷，而上述電光材料的電阻較高，導(dǎo)致電荷傳導(dǎo)困難，且這些電荷非均勻的分布在單晶薄膜內(nèi)及單晶薄膜界面處進(jìn)而形成非均勻電場(chǎng)，從而使得薄膜的不同區(qū)域的折射率變化不一致，導(dǎo)致光信號(hào)在通過薄膜時(shí)的相位和強(qiáng)度發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致電光調(diào)制器出現(xiàn)偏置點(diǎn)隨時(shí)間變化的問題，現(xiàn)有技術(shù)中為了解決上述問題，對(duì)鈮酸鋰晶體或鉭酸鋰晶體等電光材料制成的薄膜進(jìn)行還原反應(yīng)，使得晶體中的氧組分的含量降低，進(jìn)而降低薄膜的電阻率，但是會(huì)導(dǎo)致薄膜的透光率降低，使得晶體的光損耗上升，限制了其應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本技術(shù)提供了一種光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)，能夠避免由于鈮酸鋰晶體或鉭酸鋰晶體等電光材料的光折變效應(yīng)或光生伏特效應(yīng)導(dǎo)致電光調(diào)制器出現(xiàn)偏置點(diǎn)隨時(shí)間變化的問題，同時(shí)還能夠保證薄膜的透光率，降低光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)的光損耗。具體技術(shù)方案如下：

2、一方面，本技術(shù)提供一種光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)，包括：

3、支撐襯底；

4、位于所述支撐襯底一側(cè)表面的第一隔離層；

5、位于所述第一隔離層的遠(yuǎn)離所述支撐襯底一側(cè)表面的光電薄膜層，所述光電薄膜層設(shè)置有至少一個(gè)第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域形成有脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述第一區(qū)域的電阻高于所述第二區(qū)域的電阻。

6、可能的實(shí)施方式中，所述脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括基底區(qū)和脊形波導(dǎo)區(qū)，所述脊形波導(dǎo)區(qū)凸出于所述基底區(qū)的一側(cè)表面，所述基底區(qū)和所述脊形波導(dǎo)區(qū)滿足下述特征的至少之一：

7、所述脊形波導(dǎo)區(qū)凸出于所述基底區(qū)的一側(cè)表面的凸出高度的范圍為50～600nm；

8、所述脊形波導(dǎo)區(qū)的寬度的范圍為0.5～5μm；

9、所述基底區(qū)的厚度范圍為50～600nm。

10、可能的實(shí)施方式中，所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域滿足下述特征的至少之一：

11、所述第一區(qū)域面積占所述光電薄膜層總面積的1％-20％；

12、所述第二區(qū)域面積占所述光電薄膜層總面積的80％-99％；

13、所述第一區(qū)域的電阻率范圍為3×1010～3×1018ω·cm；

14、所述第二區(qū)域的電阻率范圍為1×109～3×1011ω·cm；

15、所述第一區(qū)域的氧組分的含量高于所述第二區(qū)域的氧組分的含量。

16、可能的實(shí)施方式中，所述光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)還包括位于所述支撐襯底的遠(yuǎn)離所述第一隔離層一側(cè)的第二隔離層。

17、可能的實(shí)施方式中，所述第一隔離層和所述第二隔離層滿足下述特征的至少之一：

18、所述第一隔離層與所述第二隔離層的厚度相同；

19、所述第一隔離層與所述第二隔離層的材料相同。

20、可能的實(shí)施方式中，所述光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)還包括位于所述第一隔離層與所述支撐襯底之間的第一缺陷層。

21、可能的實(shí)施方式中，所述光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)還包括位于所述支撐襯底遠(yuǎn)離所述第一缺陷層一側(cè)表面的第二缺陷層。

22、可能的實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)滿足下述特征的至少之一：

23、所述第一缺陷層的厚度范圍為300～10000μm；

24、所述第一缺陷層的材料包括多晶硅、離子注入后的多晶硅、非晶硅和單晶硅中的至少一種；

25、所述第一缺陷層與所述第二缺陷層的厚度相同；

26、所述第一缺陷層與所述第二缺陷層的材料相同。

27、可能的實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)滿足下述特征的至少之一：

28、所述第一隔離層的厚度范圍為1～50μm；

29、所述第二區(qū)域的厚度范圍為50～600nm；

30、所述支撐襯底的厚度范圍為300～1000μm；

31、所述支撐襯底的彎曲度范圍為-30～30μm。

32、可能的實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)滿足下述特征的至少之一：

33、所述第一隔離層的材料包括二氧化硅、氮化硅和三氧化二鋁中的至少一種；

34、所述光電薄膜層的材料包括鈮酸鋰、鉭酸鋰和鈦酸鋇中的至少一種；

35、所述支撐襯底包括硅、碳化硅、藍(lán)寶石和石英中的至少一種。

36、可能的實(shí)施方式中，所述結(jié)構(gòu)還包括位于所述第二區(qū)域的遠(yuǎn)離所述第一隔離層的一側(cè)表面的電極結(jié)構(gòu)。

37、另一方面，本技術(shù)提供了一種光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)的制備方法，所述制備方法包括：

38、提供支撐襯底；

39、在所述支撐襯底的一側(cè)表面形成第一隔離層；

40、基于圖形化工藝在所述第一隔離層的遠(yuǎn)離所述支撐襯底一側(cè)表面形成光電薄膜層；

41、所述光電薄膜層設(shè)置有至少一個(gè)第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域形成有脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述第一區(qū)域的電阻高于所述第二區(qū)域的電阻。

42、可能的實(shí)施方式中，所述基于圖形化工藝在所述第一隔離層的遠(yuǎn)離所述支撐襯底一側(cè)表面形成光電薄膜層，包括：

43、所述第一隔離層的遠(yuǎn)離所述支撐襯底一側(cè)表面形成預(yù)設(shè)光電薄膜層，所述預(yù)設(shè)光電薄膜層包括至少一個(gè)第一初始區(qū)域和第二初始區(qū)域，所述第一初始區(qū)域的電阻高于所述第二初始區(qū)域的電阻；

44、對(duì)所述預(yù)設(shè)光電薄膜層進(jìn)行圖形化刻蝕處理，以在所述第一初始區(qū)域形成脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，得到所述第一區(qū)域，并減薄所述第二初始區(qū)域，得到所述第二區(qū)域。

45、可能的實(shí)施方式中，所述第一隔離層的遠(yuǎn)離所述支撐襯底一側(cè)表面形成預(yù)設(shè)光電薄膜層，包括：

46、在所述第一隔離層的遠(yuǎn)離所述支撐襯底一側(cè)表面形成初始光電薄膜層；

47、在所述初始光電薄膜層上形成圖形化的阻擋層，所述阻擋層遮擋所述初始光電薄膜層中所述第一區(qū)域?qū)?yīng)的薄膜層區(qū)域；

48、對(duì)所述具有圖形化的阻擋層的初始光電薄膜層進(jìn)行還原處理，以還原所述阻擋層暴露的薄膜層區(qū)域，并去除所述阻擋層，以形成所述預(yù)設(shè)光電薄膜層。

49、可能的實(shí)施方式中，在基于圖形化工藝在所述第一隔離層的遠(yuǎn)離所述支撐襯底一側(cè)表面形成光電薄膜層之前，所述制備方法還包括：在所述支撐襯底的遠(yuǎn)離所述第一隔離層一側(cè)形成第二隔離層。

50、可能的實(shí)施方式中，在基于圖形化工藝在所述第一隔離層的遠(yuǎn)離所述支撐襯底一側(cè)表面形成光電薄膜層之前，所述制備方法還包括：在所述第一隔離層與所述支撐襯底之間形成第一缺陷層。

51、可能的實(shí)施方式中，在基于圖形化工藝在所述第一隔離層的遠(yuǎn)離所述支撐襯底一側(cè)表面形成光電薄膜層之前，所述方法還包括：在所述支撐襯底遠(yuǎn)離所述第一缺陷層一側(cè)表面形成第二缺陷層。

52、基于上述技術(shù)方案，本技術(shù)具有以下有益效果：本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)，該光學(xué)芯片結(jié)構(gòu)包括支撐襯底，位于支撐襯底一側(cè)表面的第一隔離層，位于第一隔離層的遠(yuǎn)離支撐襯底一側(cè)表面的光電薄膜層，光電薄膜層設(shè)置有至少一個(gè)第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域形成有脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，第一區(qū)域的電阻高于第二區(qū)域的電阻，通過在光電薄膜層上設(shè)置有至少一個(gè)第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中，第一區(qū)域的電阻高于第二區(qū)域的電阻，第二區(qū)域的低電阻能夠及時(shí)傳導(dǎo)由于光電薄膜層的光折變效應(yīng)或光生伏特效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷，避免了由于單晶薄膜內(nèi)及單晶薄膜界面處產(chǎn)生非均勻電場(chǎng)導(dǎo)致電光調(diào)制器出現(xiàn)偏置點(diǎn)隨時(shí)間變化的問題，同時(shí)第一區(qū)域的高電阻保證了薄膜層的透光率，使得結(jié)構(gòu)的光信號(hào)的損耗降低，并且在第一區(qū)域形成有脊形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，不僅能夠有效地引導(dǎo)和限制光信號(hào)的傳播，還進(jìn)一步減少了光信號(hào)的損耗。