CN109613647B - 一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本方法公开了一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构及其制备方法，从下到上包括硅衬底层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为10～100nm；本发明的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构中，氮化硅光波导和铌酸锂薄膜之间存在数十纳米的氧化硅层，该层氧化硅厚度可控，厚度偏差小，表面平整，均匀性好，在制备成器件后光信号能在铌酸锂和氮化硅之间得到很好的耦合，使得制备的器件带宽宽、损耗低，器件一致性好。

Description

一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及光通信波段的高速光调制芯片技术领域，具体说是一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展和大数据时代的到来，不仅对通信网络宽带的需求急速增加，对器件集成度的要求也越来越高。铌酸锂晶体由于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，并且材料成本低，在光调制器方面得到了广泛应用，应用铌酸锂和氮化硅光波导集成所做的调制器，具有较低的损耗，在制造宽带宽芯片方面具有广阔的应用前景。
铌酸锂/氮化硅光波导集成结构可以制备成调制器，具有损耗低、带宽宽的特点，其中氮化硅光波导和铌酸锂薄膜直接有一层氧化硅层，而这层氧化硅层的厚度和精确度将直接影响器件的最终性能，这层氧化硅的厚度一般仅有数十纳米，该层氧化硅连接了铌酸锂薄膜层和氮化硅光波导结构，光信号会通过氧化硅层在铌酸锂薄膜层和氮化硅光波导中进行耦合，该层氧化硅的厚度与器件的设计有关，由于该层氧化硅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，因此该层氧化硅的质量，如厚度均匀性、厚度偏差和表面质量等，对最终器件的性能和一致性都会产生很大的影响。
目前，在制备完光波导后，一般采用化学气相沉积法(CVD)沉积一层氧化硅，然后采用化学机械抛光(CMP)将氧化硅层抛光至所需的厚度，但是在实际制备过程中，直接采用CMP存在氧化硅层厚度可控性差的缺点，并且由于光波导的存在，使沉积后的氧化硅表面为高低不平的起伏面，而采用CMP抛光后的氧化硅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，这些会导致光在铌酸锂和氮化硅光波导中的耦合不可控，从而导致器件的一致性较差，非常不适合于工业生产。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构及其制备方法。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为10～100nm。
优选的，第四氧化硅层的厚度为10～40nm。
优选的，硅衬底层和第二氧化硅层之间还包括第一氧化硅层。
优选的，硅衬底层厚度为0.2～1mm，第二氧化硅层的厚度为1～5μm，第三氧化硅层的厚度为100～1000nm，铌酸锂薄膜层的厚度为50～1000nm。
优选的，第一氧化硅层和第二氧化硅层的总厚度为1～5μm；硅衬底层厚度为0.2～1mm，第三氧化硅层的厚度为100～1000nm，铌酸锂薄膜层的厚度为50～1000nm。
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备上表面抛光的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为10～100nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度同氮化硅波导层的厚度一致；
⑤将表面抛光的硅衬底与第二氧化硅层的抛光面键合；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
优选的制备方法，步骤⑤为先在硅衬底表面沉积第一氧化硅层，然后将第一氧化硅层进行抛光后与第二氧化硅层的抛光面键合。
优选的制备方法，步骤⑤为采用热氧化法在硅衬底表面形成第一氧化硅层，然后将第一氧化硅层与第二氧化硅层的抛光面键合，其中采用热氧化法在硅衬底上制备第一氧化硅层的步骤为，将硅衬底放入氧化炉中，通入氧气进行氧化，其中氧化温度为900～1100℃，氧化时间根据第一氧化硅层的厚度在0.1～10小时之间进行调整。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构中，氮化硅光波导和铌酸锂薄膜之间存在数十纳米的氧化硅层，该层氧化硅厚度可控，厚度偏差小，表面平整，均匀性好，在制备成器件后光信号能在铌酸锂和氮化硅之间得到很好的耦合，使得制备的器件带宽宽、损耗低，器件一致性好。
本发明的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，采用沉积法精确控制氧化硅层的厚度，并且由于铌酸锂薄膜的表面平整，所以沉积的氧化硅层具有较小的厚度偏差、表面质量和均匀性好；本申请的制备方法，构思巧妙，但是操作步骤均为沉积法和抛光等成熟的工艺，步骤易于操作，适合工业化生产，成品率高。
本发明的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，在光波导制作前，可以先对铌酸锂薄膜进行定向，使氮化硅波导按照提前的定向进行制作，与铌酸锂薄膜在方向上进行精确地对准，达到定位可控的目的，从而避免偏振效应的影响。
附图说明
图1为铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的结构示意图；
图2为包含第一氧化硅层的铌酸锂/光波导集成结构的结构示意图；
图3为LNOISI铌酸锂薄膜的结构示意图；
图4为在LNOISI铌酸锂薄膜表面形成第四氧化硅层后的结构示意图；
图5为在第四氧化硅层上制得氮化硅波导后的结构示意图；
图6为在氮化硅波导层上制得第二氧化硅层和第三氧化硅层后的结构示意图；
图7为硅衬底与第二氧化硅层的抛光面键合后的结构示意图；
图8为硅衬底上含有第一氧化硅层时与第二氧化硅层的抛光面键合后的结构示意图；
图9为铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法的流程示意图。
附图标记：1硅衬底，2第二氧化硅层，3第三氧化硅层，4第四氧化硅层，5铌酸锂薄膜层，6氮化硅波导，7第一氧化硅层，8牺牲氧化硅层，9牺牲硅衬底。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构及其制备方法，通过以下技术方案实现：
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，如图1所示，从下到上包括硅衬底层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为10～100nm。
优选的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，如图2所示，从下到上包括硅衬底层、第一氧化硅层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为10～100nm。
本发明还包括一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，如图9所示的流程图，包括以下步骤：
①准备上表面抛光的LNOISI铌酸锂薄膜，如图3所示，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为10～100nm的氧化硅，得到第四氧化硅层，如图4所示；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层，如图5所示；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度同氮化硅波导层的厚度一致，如图6所示；
⑤将表面抛光的硅衬底与第二氧化硅层的抛光面键合，如图7所示；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，如图1所示。
优选的制备方法，步骤⑤为先在硅衬底表面沉积第一氧化硅层，然后将第一氧化硅层进行抛光后与第二氧化硅层的抛光面键合，如图8所示；然后实施步骤⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，如图2所示。
本发明中去除牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层的方法均为现有的采用腐蚀溶液浸泡腐蚀的方法，其中去除牺牲硅衬底可采用质量分数为10～25％的TMAH水溶液、质量分数为10～30％的KOH水溶液、质量分数为10～30％的NaOH水溶液或HF、HNO3和CH3COOH组成的混合溶液，其中HF与HNO3体积比为1：3～6，CH3COOH体积为HF和HNO3总体积的50％～150％；去除牺牲氧化硅层采用的腐蚀液为质量分数为35～40％的HF水溶液。
本发明中牺牲衬底层的厚度一般在0.2～1mm，牺牲氧化硅层的厚度一般在1～5μm。
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，如图1所示，从下到上包括硅衬底层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为10nm；
并且第四氧化硅层的厚度可以根据实际需要在10～100nm之间进行调整，可选择的数据如15nm，20nm，18nm，30nm，35nm，40nm，48nm，50nm，54nm，60nm，62nm，65nm，70nm，75nm，80nm，85nm，90nm，95nm，98nm，100nm等；
优选的第四氧化硅层的厚度在10～40nm之间，可选择的数据如12nm，15nm，20nm，25nm，30nm，32nm，38nm和40nm等，并且该层厚度越薄、越均匀则光信号耦合的越好，器件一致性越好。
实施例2
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为10nm；
其中硅衬底层厚度为0.2mm，第二氧化硅层的厚度为1μm，第三氧化硅层的厚度为100nm，铌酸锂薄膜层的厚度为50nm。
实施例3
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为100nm；
硅衬底层厚度为1mm，第二氧化硅层的厚度为5μm，第三氧化硅层的厚度为1000nm，铌酸锂薄膜层的厚度为1000nm。
实施例4
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为40nm；
硅衬底层厚度为0.4mm，第二氧化硅层的厚度为2μm，第三氧化硅层的厚度为250nm，铌酸锂薄膜层的厚度为300nm。
实施例5
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为70nm；
硅衬底层厚度为0.8mm，第二氧化硅层的厚度为4μm，第三氧化硅层的厚度为700nm，铌酸锂薄膜层的厚度为800nm。
实施例6
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第一氧化硅层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为10nm；
并且第四氧化硅层的厚度可以根据实际需要在10～100nm之间进行调整，可选择的数据如15nm，20nm，18nm，30nm，35nm，40nm，48nm，50nm，54nm，60nm，62nm，65nm，70nm，75nm，80nm，85nm，90nm，95nm，98nm，100nm等；
优选的第四氧化硅层的厚度在10～40nm之间，可选择的数据如12nm，15nm，20nm，25nm，30nm，32nm，38nm和40nm等，并且该层厚度越薄、越均匀则光信号耦合的越好，器件一致性越好。
实施例7
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第一氧化硅层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为10nm；
第一氧化硅层厚度为0.5μm，第二氧化硅层厚度为0.5μm；硅衬底层厚度为0.2mm，第三氧化硅层的厚度为100nm，铌酸锂薄膜层的厚度为50nm。
实施例8
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第一氧化硅层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为100nm；
第一氧化硅层厚度为2μm，第二氧化硅层厚度为3μm；硅衬底层厚度为1mm，第三氧化硅层的厚度为1000nm，铌酸锂薄膜层的厚度为1000nm。
实施例9
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第一氧化硅层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为35nm；
第一氧化硅层厚度为1μm，第二氧化硅层厚度为2μm；硅衬底层厚度为0.5mm，第三氧化硅层的厚度为300nm，铌酸锂薄膜层的厚度为400nm。
实施例10
一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，从下到上包括硅衬底层、第一氧化硅层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为85nm；
第一氧化硅层厚度为3μm；第二氧化硅层厚度为1μm，硅衬底层厚度为0.8mm，第三氧化硅层的厚度为600nm，铌酸锂薄膜层的厚度为550nm。
实施例11
实施例1所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备上表面抛光的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为10nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度同氮化硅波导层的厚度一致；
⑤将表面抛光的硅衬底与第二氧化硅层的抛光面键合；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
实施例12
实施例2所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备厚度为50nm上表面抛光的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为10nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积厚度为100nm氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度为100nm；第二氧化硅层抛光后的厚度为1μm；
⑤将表面抛光、厚度为0.2mm的硅衬底与第二氧化硅层的抛光面键合；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
实施例13
实施例3所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备厚度为1000nm上表面抛光的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为100nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积厚度为1000nm氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度为1000nm；第二氧化硅层抛光后的厚度为5μm；
⑤将表面抛光、厚度为1mm的硅衬底与第二氧化硅层的抛光面键合；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
实施例14
实施例4所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备厚度为300nm上表面抛光的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为40nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积厚度为250nm氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度为250nm；第二氧化硅层抛光后的厚度为2μm；
⑤将表面抛光、厚度为0.4mm的硅衬底与第二氧化硅层的抛光面键合；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
实施例15
实施例5所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备厚度为800nm上表面抛光的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为70nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积厚度为700nm氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度为700nm；第二氧化硅层抛光后的厚度为4μm；
⑤将表面抛光、厚度为0.8mm的硅衬底与第二氧化硅层的抛光面键合；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
实施例16
实施例6所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备上表面抛光的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为10nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度同氮化硅波导层的厚度一致；
⑤先在硅衬底表面沉积第一氧化硅层，然后将第一氧化硅层进行抛光后与第二氧化硅层的抛光面键合；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
实施例17
实施例7所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备上表面抛光，厚度为50nm的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为10nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积厚度为100nm氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度为100nm，第二氧化硅层厚度为0.5μm；
⑤采用热氧化法在硅衬底表面沉积第一氧化硅层，然后将第一氧化硅层进行抛光后与第二氧化硅层的抛光面键合；第一氧化硅层厚度为0.5μm；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
实施例18
实施例8所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备上表面抛光，厚度为1000nm的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为100nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积厚度为1000nm氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度为1000nm，第二氧化硅层厚度为3μm；
⑤先在硅衬底表面沉积第一氧化硅层，然后将第一氧化硅层进行抛光后与第二氧化硅层的抛光面键合；第一氧化硅层厚度为2μm；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
实施例19
实施例9所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备上表面抛光，厚度为400nm的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为35nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积厚度为300nm氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度为300nm，第二氧化硅层厚度为2μm；
⑤先在硅衬底表面沉积第一氧化硅层，然后将第一氧化硅层进行抛光后与第二氧化硅层的抛光面键合；第一氧化硅层厚度为1μm；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
实施例20
实施例10所述的铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，包括以下步骤：
①准备上表面抛光，厚度为550nm的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为85nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积厚度为600nm氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度为600nm，第二氧化硅层厚度为1μm；
⑤先在硅衬底表面沉积第一氧化硅层，然后将第一氧化硅层进行抛光后与第二氧化硅层的抛光面键合；第一氧化硅层厚度为3μm；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。

Claims (8)

1.一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，其特征在于：从下到上包括硅衬底层、第二氧化硅层、第三氧化硅层、第四氧化硅层和铌酸锂薄膜层，其中第三氧化硅层中间包括被刻蚀的氮化硅波导层，并且氮化硅波导层的厚度与第三氧化硅层厚度一致，第四氧化硅层的厚度为10～100nm。
2.根据权利要求1所述的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，其特征在于：第四氧化硅层的厚度为10～40nm。
3.根据权利要求1所述的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，其特征在于：硅衬底层和第二氧化硅层之间还包括第一氧化硅层。
4.根据权利要求1所述的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，其特征在于：硅衬底层厚度为0.2～1mm，第二氧化硅层的厚度为1～5μm，第三氧化硅层的厚度为100～1000nm，铌酸锂薄膜层的厚度为50～1000nm。
5.根据权利要求2所述的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构，其特征在于：第一氧化硅层和第二氧化硅层的总厚度为1～5μm；硅衬底层厚度为0.2～1mm，第三氧化硅层的厚度为100～1000nm，铌酸锂薄膜层的厚度为50～1000nm。
6.一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
①准备上表面抛光的LNOISI铌酸锂薄膜，LNOISI铌酸锂薄膜的下表面依次为牺牲氧化硅层和牺牲硅衬底层；
②使用沉积法在步骤①的LNOISI铌酸锂薄膜表面沉积一层厚度为10～100nm的氧化硅，得到第四氧化硅层；
③使用沉积法在第四氧化硅层上沉积氮化硅薄膜，并用光刻方法制得氮化硅波导层；
④使用沉积法在氮化硅波导层上沉积氧化硅，厚度需覆盖氮化硅波导层，并抛光至目标厚度，一次性制得第二氧化硅层和第三氧化硅层，并将第二氧化层的表面进行抛光处理；其中第三氧化硅层的厚度同氮化硅波导层的厚度一致；
⑤将表面抛光的硅衬底与第二氧化硅层的抛光面键合；
⑥使用保护膜将硅衬底覆盖，使用湿法腐蚀工艺腐蚀掉牺牲硅衬底和牺牲氧化硅层，得到铌酸锂/氮化硅光波导集成结构。
7.根据权利要求6所述的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，其特征在于：步骤⑤为先在硅衬底表面沉积第一氧化硅层，然后将第一氧化硅层进行抛光，与第二氧化硅层的抛光面键合。
8.根据权利要求6所述的一种铌酸锂/氮化硅光波导集成结构的制备方法，其特征在于：步骤⑤为采用热氧化法得到第一氧化硅层，然后与第二氧化硅层的抛光面键合。
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