光傳輸單元以及包含其的波導及芯片的制作方法

1.本申請實施例大體上涉及半導體技術領域，更具體地，涉及光傳輸單元以及包含其的波導及芯片。


背景技術：

2.隨著半導體技術的發展，芯片與光纖間通過集成波導的連接技術成為研究的熱點，波導損耗直接影響著芯片的特性，波導損耗主要包括吸收損耗、回波損耗等，其成為制約集成芯片發展的關鍵因素?；夭〒p耗(也被稱為反射)是指光纖鏈路中單個斷點(如連接器對)反射的光量，對于完美傳輸而言，光損耗和反射功率應為零。而現有的技術方案無法實現芯片與光纖之間的低損耗連接。
3.因此，本申請提出一種光傳輸單元以及包含其的波導及芯片。


技術實現要素：

4.本申請實施例的目的之一在于提供了一種光傳輸單元以及包含其的波導及芯片，以實現芯片與光纖通過集成光傳輸單元之間的連接的低損耗。
5.本申請的一實施例提供一種光傳輸單元，其包括：襯底；以及位于襯底上的光傳輸層；其中光傳輸層包括：鈮酸鋰層；位于鈮酸鋰層之上的抗反射層；以及位于二氧化鈦層上的光柵層。
6.根據本申請的一些實施例，光傳輸單元還包括位于光柵層之上的保護層。
7.根據本申請的一些實施例，其中保護層是二氧化硅層。
8.根據本申請的一些實施例，其中襯底包括金層。
9.根據本申請的一些實施例，其中襯底包括介質層。
10.根據本申請的一些實施例，其中介質層包括二氧化硅層。
11.根據本申請的一些實施例，其中抗反射層包括二氧化鈦層。
12.本申請的另一實施例提供一種波導，其包括上述光傳輸單元。
13.本申請的再一實施例還提供一種芯片，其包括上述光傳輸單元。
14.與現有技術相比，本申請實施例提供的光傳輸單元以及包含其的波導及芯片，可通過使用抗反射層，大大減少了光損耗。
附圖說明
15.圖1為根據本申請一些實施例的光傳輸單元100的結構示意圖。
16.圖2為根據本申請一些實施例的光傳輸單元100的另一種結構示意圖。
具體實施方式
17.為更好的理解本申請實施例的精神，以下結合本申請的部分優選實施例對其作進一步說明。
18.本申請的實施例將會被詳細的描示在下文中。在本申請說明書全文中，將相同或相似的組件以及具有相同或相似的功能的組件通過類似附圖標記來表示。在此所描述的有關附圖的實施例為說明性質的、圖解性質的且用于提供對本申請的基本理解。本申請的實施例不應該被解釋為對本申請的限制。
19.本申請提出的光傳輸單元、包含其的波導及芯片，通過使用抗反射涂層，有效降低了光損耗。
20.圖1為根據本申請一些實施例的光傳輸單元100的結構示意圖。
21.如圖1所示，光傳輸單元100包括襯底101；以及位于襯底101上的光傳輸層102；其中光傳輸層102包括鈮酸鋰層104；位于鈮酸鋰層104之上的抗反射層105；以及位于二氧化鈦層105上的光柵層106。
22.光通過鈮酸鋰層時，大約1％的光被鈮酸鋰薄膜層吸收，大約8％的光被反射；而在鈮酸鋰層上設置抗反射層后，被反射的光大大減少。
23.例如在鈮酸鋰層上設置二氧化鈦層，只有1％的光被反射，大大減少了光傳播損耗。二氧化鈦是一種具有透明光性的納米顆粒，例如，銳鈦型的二氧化鈦具有非常好的光透射率，可以作為抗反射涂層。
24.圖2為根據本申請一些實施例的光傳輸單元100的另一結構示意圖。
25.根據本申請的一些實施例，如圖2所示，光傳輸單元100還可包括位于光柵層106之上的保護層107，例如，保護層為二氧化硅層。
26.本申請提出的光傳輸單元可作為芯片與光纖通過集成波導之間的連接，廣泛應用于光通信、光芯片、光量子芯片行業。
27.本申請提出的光傳輸單元100可通過以下方法制得：
28.步驟一：在襯底101上通過物理氣相沉積pvd磁控濺射依次淀積金屬層(圖中未示出)，其中，襯底可為硅襯底，金屬層可為約10nm厚的鉻層和約30nm厚的金層；
29.步驟二：在金層上通過等離子體增強化學的氣相沉積pecvd淀積介質層(圖中未示出)，例如氧化硅層，然后通過化學機械拋光cmp進行打磨，將介質層磨平至約30nm厚；
30.步驟三：將鈮酸鋰層和介質層鍵合，鍵合時溫度約220℃，持續約8小時，退火溫度約400℃，持續時間約2小時；將he離子注入鈮酸鋰層，斷裂注入層，然后通過cmp將鈮酸鋰層磨平形成約600nm厚鈮酸鋰層104。
31.步驟四：在鈮酸鋰層104上制備約20nm厚的抗反射層105，例如二氧化鈦層。
32.步驟五：在二氧化鈦層105上制備約600nm厚的硅層；在通過電子束光刻ebl定義多晶硅光柵刻蝕區域，然后通過光刻膠的掩膜，利用電感耦合等離子體icp刻蝕設備，刻蝕裸露的多晶硅形成光柵層106。
33.步驟六：在抗反射層105上通過pecvd淀積保護層107，將光柵107層包裹。
34.根據本申請的一些實施例，制備二氧化鈦層步驟如下：
35.s1：將鈮酸鋰層104浸沒入tio2溶膠液中，浸沒時間約為30s；
36.s2：緩慢抽拉樣品，抽拉速度約為2mm/s；
37.s3：然后烘干，溫度約100℃持續約1h，tio2厚度約為20nm；
38.s4：退火溫度約500℃，持續時間約4小時，形成二氧化鈦抗反射層；
39.根據本申請的另一些實施例，二氧化鈦層可通過在鈮酸鋰波導層上磁控濺射pvd
淀積tio2而形成。
40.應理解，雖然上述實施例中的抗反射層為二氧化鈦，但是這僅只是用于說明本申請提供的光傳輸單元以及包含其的波導及芯片的示范性實施例，而不應理解為對本申請所保護范圍的限制。根據本申請的另一些實施例，其它類似的材料也可使用本申請提出的光傳輸單元以及包含其的波導及芯片。
41.本申請的另一些實施例還包括一種波導或芯片，其包括上述光傳輸單元。
42.本申請提出的光傳輸單元以及包含其的波導及芯片實現了芯片與光纖通過集成波導之間的低損耗連接。
43.本申請的技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基于本申請的教示及揭示而作種種不背離本申請精神的替換及修飾。因此，本申請的保護范圍應不限于實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本申請的替換及修飾，并為本專利申請權利要求書所涵蓋。


技術特征：
1.一種光傳輸單元，其包括：襯底；以及位于所述襯底上的光傳輸層；其中所述光傳輸層包括：鈮酸鋰層；位于所述鈮酸鋰層之上的抗反射層；以及位于所述二氧化鈦層上的光柵層。2.根據權利要求1所述的光傳輸單元，其還包括位于所述光柵層之上的保護層。3.根據權利要求2所述的光傳輸單元，其中所述保護層是二氧化硅層。4.根據權利要求1所述的光傳輸單元，其中所述襯底包括金層。5.根據權利要求1所述的光傳輸單元，其中所述襯底包括介質層。6.根據權利要求5所述的光傳輸單元，其中所述介質層包括二氧化硅層。7.根據權利要求1所述的光傳輸單元，其中所述抗反射層包括二氧化鈦層。8.一種波導，其包括如權利要求1-7中的任一權利要求所述的光傳輸單元。9.一種芯片，其包括如權利要求1-7中的任一權利要求所述的光傳輸單元。

技術總結
本申請實施例涉及光傳輸單元以及包含其的波導及芯片。根據本申請的一些實施例，一種光傳輸單元，其包括：襯底；以及位于所述襯底上的光傳輸層；其中所述光傳輸層包括：鈮酸鋰層；位于所述鈮酸鋰層之上的抗反射層；以及位于所述二氧化鈦層上的光柵層。本申請另一些實施例還提供了一種波導或芯片，其包括上述光傳輸單元。本申請實施例提供的光傳輸單元以及包含其的波導及芯片可有效解決傳統技術中遇到的問題。題。題。


技術研發人員：鄭建輝
受保護的技術使用者：上海圖靈智算量子科技有限公司
技術研發日：2022.04.02
技術公布日：2022/8/5