一种氮氧化硅波导层的制作方法与流程

专利检索2026-05-05  2


本发明属于硅光电子,涉及一种氮氧化硅波导层的制作方法。


背景技术:

1、光波导是引导光波在其中传播的介质装置,又称介质光波导,是集成光学系统及其元件的基本结构单元,主要起限制、传输、耦合光波的作用。对于光通信器件而言,要求其性能具有损耗低、偏振独立、光纤与芯片耦合效果好、集成度高等,将氮氧化硅(sion)作为波导材料已经成为一个研究的热点,其具有折射率可调范围大、击穿电场高、抗辐射能力强、平带漂移和界面态小等优点。

2、制备sion薄膜的典型材料是由sih4、n2o和nh3组成的混合物通过等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)制备,常常也加入he、ar或n2等载气稀释。利用pecvd沉积的sion膜厚与折射率一致性和工艺可重复性都很高,可以满足高性能波导的要求,但是pecvd薄膜中通常含有2-30%的氢,它对薄膜的性能有很多不利的影响,例如会减小击穿电场,其谐波吸收会增大波损。高温下退火,可大幅度地改善薄膜的特性,这是因为退火很大程度上可消除氢元素的存在,但是,高温退火后sion薄膜易产生膜裂(crack),会产生巨大的光损耗,降低波导器件的性能。

3、因此,如何提供一种氮氧化硅波导层的制作方法,以使高温退火后sion薄膜不产生膜裂,达到工艺要求,成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种氮氧化硅波导层的制作方法,用于解决现有技术中氮氧化硅薄膜在高温退火后易产生膜裂等问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种氮氧化硅波导层的制作方法,包括以下步骤:

3、于反应腔室中通入反应气体,所述反应气体包括sih4、n2o与nh3,其中,所述sih4的气体流量范围为110~120sccm,所述n2o的气体流量范围为700~900sccm,所述nh3的气体流量范围为20~30sccm;

4、采用等离子体增强化学气相沉积法生成氮氧化硅薄膜层;

5、对所述氮氧化硅薄膜层进行高温退火,所述高温退火的温度不低于1000℃。

6、可选地,所述sih4的气体流量范围为113~117sccm;所述n2o的气体流量范围为750~850sccm,所述nh3的气体流量范围为23~27sccm。

7、可选地,所述sih4的气体流量为115sccm,所述n2o的气体流量为800sccm,所述nh3的气体流量为25sccm。

8、可选地,所述高温退火的退火温度为1100℃,退火时间为2小时。

9、可选地,所述高温退火的过程中通入辅助气体,所述辅助气体包括he、ar或n2中的一种或几种。

10、可选地,所述氮氧化硅薄膜层中氧原子含量与氮原子含量的比值范围为0.9~1.1。

11、可选地,所述氮氧化硅薄膜层中氧原子含量与氮原子含量比例为1:1。

12、可选地,高温退火后所述氮氧化硅薄膜层的折射率范围为1.4~1.8。

13、可选地,高温退火后所述氮氧化硅薄膜层的折射率为1.6。

14、如上所述,本发明的氮氧化硅波导层的制作方法中,sih4的气体流量范围为110~120sccm,n2o的气体流量范围为700~900sccm,nh3的气体流量范围为20~30sccm,通过调节气体比例,调节氮氧化硅薄膜层中的氮原子含量,降低氮氧化硅薄膜层的应力,在高温退火后氮氧化硅薄膜层不会发生膜裂,能够降低光损耗,可广泛应用于硅光子技术领域。



技术特征:

1.一种氮氧化硅波导层的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的氮氧化硅波导层的制作方法,其特征在于:所述sih4的气体流量范围为113~117sccm;所述n2o的气体流量范围为750~850sccm,所述nh3的气体流量范围为23~27sccm。

3.根据权利要求2所述的氮氧化硅波导层的制作方法,其特征在于:所述sih4的气体流量为115sccm,所述n2o的气体流量为800sccm,所述nh3的气体流量为25sccm。

4.根据权利要求1所述的氮氧化硅波导层的制作方法,其特征在于:所述高温退火的退火温度为1100℃,退火时间为2小时。

5.根据权利要求1所述的氮氧化硅波导层的制作方法,其特征在于:所述高温退火的过程中通入辅助气体,所述辅助气体包括he、ar或n2中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的氮氧化硅波导层的制作方法,其特征在于:所述氮氧化硅薄膜层中氧原子含量与氮原子含量的比值范围为0.9~1.1。

7.根据权利要求5所述的氮氧化硅波导层的制作方法,其特征在于:所述氮氧化硅薄膜层中氧原子含量与氮原子含量比例为1:1。

8.根据权利要求1所述的氮氧化硅波导层的制作方法,其特征在于:高温退火后所述氮氧化硅薄膜层的折射率范围为1.4~1.8。

9.根据权利要求8所述的氮氧化硅波导层的制作方法,其特征在于:高温退火后所述氮氧化硅薄膜层的折射率为1.6。


技术总结
本发明提供一种氮氧化硅波导层的制作方法,包括以下步骤:于反应腔室中通入反应气体,反应气体包括SiH<subgt;4</subgt;、N<subgt;2</subgt;O与NH<subgt;3</subgt;,其中,SiH<subgt;4</subgt;的气体流量范围为110~120sccm,N<subgt;2</subgt;O的气体流量范围为700~900sccm,NH<subgt;3</subgt;的气体流量范围为20~30sccm;采用等离子体增强化学气相沉积法生成氮氧化硅薄膜层;对氮氧化硅薄膜层进行高温退火,高温退火的温度不低于1000℃。本发明的氮氧化硅波导层的制作方法中,通过调节气体比例,调节氮氧化硅薄膜层中的氮原子含量,降低氮氧化硅薄膜层的应力,在高温退火后氮氧化硅薄膜层不会发生膜裂,能够降低光损耗,可广泛应用于硅光子领域。

技术研发人员:黄勇,余明斌,汪巍,涂芝娟,陈旭
受保护的技术使用者:上海新微技术研发中心有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
转载请注明原文地址:https://win.8miu.com/read-1162712.html

最新回复(0)