CN118039727A - 一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法及光电芯片 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及一种钽酸锂‑氮化硅光电芯片的制备方法及光电芯片，制备方法包括：提供绝缘体上钽酸锂材料；绝缘体上钽酸锂材料包括上下分布的钽酸锂薄膜层和衬底层；采用晶圆键合法在钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层；去除部分氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层；在钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂‑氮化硅光电芯片；金属电极和图案化氮化硅薄膜层的位置分离。本申请实施例中，通过采用晶圆键合法形成钽酸锂‑氮化硅异质结构，避开高温沉积氮化硅工艺，确保钽酸锂的极化完整性；通过刻蚀氮化硅形成钽酸锂‑氮化硅异质波导，避开刻蚀钽酸锂这一复杂工艺，充分利用钽酸锂低成本、微波特性和电光属性优良的优势，满足了光电芯片需求。
Description
技术领域
本发明属于半导体光电技术领域，具体为一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法及光电芯片。
背景技术
随着现代信息技术的不断发展，数据通信容量与速度需求不断增加，而在这一领域中，低驱动压、大带宽、低插损的调制器等光电器件是突破技术瓶颈的关键因素。目前集成电光器件主要依赖硅，磷化铟和铁电材料的三大平台。硅基电光调制器主要利用载流子色散效应，会引入较大***损耗；磷化铟基调制器具有理想的电压和带宽性能，但是消光有限，限制了适用范围。与前两者均不同，铌酸锂、钽酸锂为主的铁电光学材料不仅光学损耗极低，而且线性电光系数高，非常适合实现低插损，低驱动电压和高线性度的电光调制器，以及其它的基于电光效应的集成光学器件。但是铁电晶体材料通常展现出比较明显的各向异性，尤其X切-铌酸锂薄膜，虽然目前是研究电光效应的主要平台，但在薄膜平面内，双折射现象严重，因此不同偏振的光学模式间会发生耦合，这在弯曲波导，微环谐振腔中尤其明显，严重影响了电光调制器，高速调制孤子光频梳的应用稳定性。X-切钽酸锂薄膜同样具备非常低的光学损耗、宽范围的透明窗口与可调的指向性拉曼抑制效应，并且与铌酸锂相比，面内双折射非常弱，对器件设计更加友好，在电光调制器等非线性光学应用领域具有更强的优势；此外钽酸锂由于声学滤波器领域的应用，有良好的大规模生产基础，成本相较铌酸锂更低。
尽管钽酸锂作为光学材料的应用前景广阔，但其本身刻蚀难度极高，传统的反应离子刻蚀技术效果较差，刻蚀的波导侧壁倾角较大，阻碍了钽酸锂在集成光子学领域的应用推进。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法及光电芯片。
第一方面，本申请实施例公开了一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，包括：
提供绝缘体上钽酸锂材料；绝缘体上钽酸锂材料包括上下分布的钽酸锂薄膜层和衬底层；
采用晶圆键合法在钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层；
去除部分氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层；
在钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片；金属电极和图案化氮化硅薄膜层的位置分离。
在一些可能的实施例中，
采用晶圆键合法在钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层，包括：
提供硅衬底；
采用沉积法在硅衬底的表面沉积氮化硅薄膜层；
采用抛光工艺对氮化硅薄膜层的表面进行平坦化处理；
采用晶圆键合法将氮化硅薄膜层与钽酸锂薄膜层键合，形成键合体；
采用深硅刻蚀法去除键合体中的硅衬底，形成绝缘体上钽酸锂-氮化硅异质结构。
在一些可能的实施例中，
沉积法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积技术或者低压化学气相沉积法中的一种；
抛光工艺包括化学机械抛光工艺。
在一些可能的实施例中，
去除部分氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层，包括：
采用抛光工艺对氮化硅薄膜层的表面进行平坦化处理；
在氮化硅薄膜层的表面旋涂第一曝光胶；
采用电子束曝光技术对第一曝光胶进行第一次曝光显影，得到第一图案化曝光胶；
采用刻蚀技术去除部分氮化硅薄膜层，保留被第一图案化曝光胶覆盖的氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层。
在一些可能的实施例中，
第一曝光胶包括负性曝光胶；
刻蚀技术包括电感耦合等离子体-反应离子刻蚀技术。
在一些可能的实施例中，
在钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片，包括：
在图案化氮化硅薄膜层和钽酸锂薄膜层的表面旋涂第二曝光胶；
采用电子束曝光技术对第二曝光胶进行第二次曝光显影，得到第二图案化曝光胶；
采用沉积技术在图案化氮化硅薄膜层和钽酸锂薄膜层的表面沉积金属材料；
采用剥离工艺去除位于第二图案化曝光胶上的金属材料，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片。
在一些可能的实施例中，
第二曝光胶包括正性曝光胶；
沉积技术包括电子束蒸发沉积技术。
第二方面，本申请实施例公开了一种钽酸锂-氮化硅光电芯片，该光电芯片通过上述任意一项的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法得到，光电芯片包括：
衬底层；
位于衬底层上的钽酸锂薄膜层；
位于钽酸锂薄膜层上的氮化硅器件层；氮化硅器件层包括位置分离的图案化氮化硅薄膜层和金属电极。
在一些可能的实施例中，
衬底层包括上下分布的氧化硅层和硅层；金属电极的材料包括金、银、铜或者铝中的一种。
在一些可能的实施例中，
钽酸锂薄膜层的厚度为200-400纳米；
图案化氮化硅薄膜层的厚度为200-400纳米；金属电极的厚度为400-600纳米。
本申请实施例提供的技术方案具有如下技术效果：
本申请实施例的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，包括：提供绝缘体上钽酸锂材料；绝缘体上钽酸锂材料包括上下分布的钽酸锂薄膜层和衬底层；采用晶圆键合法在钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层；去除部分氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层；在钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片；金属电极和图案化氮化硅薄膜层的位置分离。本申请实施例中，通过采用晶圆键合法形成钽酸锂-氮化硅异质结构，避开高温沉积氮化硅工艺，确保钽酸锂的极化完整性；通过刻蚀氮化硅形成钽酸锂-氮化硅异质波导，避开刻蚀钽酸锂这一复杂工艺，充分利用钽酸锂低成本、微波特性和电光属性优良的优势，满足了光电芯片需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本申请实施例提供的一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法的结构流程示意图；
图3是本申请实施例提供的一种绝缘体上钽酸锂-氮化硅异质结构的制备方法的流程示意图；
图4是本申请实施例提供的一种绝缘体上钽酸锂-氮化硅异质结构的制备方法的结构流程示意图；
图5是本申请实施例提供的一种图案化氮化硅薄膜层的制备方法的流程示意图；
图6是本申请实施例提供的一种光电芯片中金属电极的制备方法的流程示意图；
图7是本申请实施例提供的一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的钽酸锂-氮化硅光电芯片的电场-光场模场耦合图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例的说明书所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。需要理解的是，在本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***或产品不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当明白，当装置或者组件被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”其它装置或者组件时，其可以直接地在其它装置或者组件上、与之相邻、连接到其它装置或者组件，或者可以存在居间的装置或者组件。相反，当装置或者组件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”其它装置或者组件时，则不存在居间的装置或者组件。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种部件、区、层和/或部分，这些部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个部件、区、层或部分与另一个部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一部件、区、层或部分可表示为第二部件、区、层或部分。而当讨论的第二部件、区、层或部分时，并不表明本申请必然存在第一部件、区、层或部分。
为了使本申请实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请实施例，并不用于限定本申请实施例。
本申请实施例提供一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法。图1是本申请实施例提供的一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法的流程示意图，图2是本申请实施例提供的一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法的结构流程示意图(氮化硅Si3N4，钽酸锂LiTaO3，二氧化硅SiO2，硅Si)，如图1和图2所示，制备方法包括：
S100：提供绝缘体上钽酸锂材料；绝缘体上钽酸锂材料包括上下分布的钽酸锂薄膜层和衬底层。
本申请实施例中，钽酸锂薄膜层中的钽酸锂材料为X-切钽酸锂。X-切钽酸锂具备非常低的光学损耗、宽范围的透明窗口与可调的指向性拉曼抑制效应。X-切钽酸锂的面内双折射非常弱(Δn＝0.004)，对器件设计友好，在电光调制器等非线性光学应用领域具有很强的优势。而且，由于在声学滤波器领域的应用，钽酸锂有良好的大规模生产基础，成本低廉。尽管作为重金属离子构成的光学材料的应用前景广阔，但钽酸锂本身的刻蚀难度极高，传统的反应离子刻蚀技术效果较差，刻蚀的波导侧壁倾角较大，阻碍了钽酸锂在集成光子学领域的应用推进。除了探究更好的刻蚀钽酸锂的方法，引入某种容易刻蚀的材料与钽酸锂组合共同用于制备电光器件，也是利用钽酸锂的光电性能优势的方法之一。
本申请实施例中，衬底层为上下层状分布的氧化硅层和单质硅层，其中氧化硅层与钽酸锂薄膜层直接接触，氧化硅材料的厚度约为4700纳米，单质硅层的厚度约为500微米。
可选的，衬底层还可以是上下层状分布的氧化硅层和碳化硅层，还可以是蓝宝石层。
S200：采用晶圆键合法在钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层。
本申请实施例中，选择氮化硅材料与钽酸锂材料结合形成钽酸锂-氮化硅异质结构，再使用钽酸锂-氮化硅异质结构制备光电芯片。选择氮化硅材料的原因是氮化硅的光子学工艺成熟，工艺误差较小，而且氮化硅具有优良的各向项同性性质。考虑到钽酸锂的居里温度很低，而沉积高品质的氮化硅波导需要在高温条件下进行，无法直接在钽酸锂材料上沉积氮化硅材料(温度过高会破坏钽酸锂的晶格完整性)，故本申请实施例采用可在低温条件下进行的晶圆键合法在钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层，形成钽酸锂-氮化硅异质结构。采用晶圆键合的方式将绝缘体上钽酸锂晶圆和氮化硅晶圆异质键合在一起，可以避开直接在钽酸锂薄膜沉积氮化硅这一高温工艺，从而满足所有的工艺步骤均低于钽酸锂的居里温度，保证钽酸锂单晶薄膜的极化完整性。
图3是本申请实施例提供的一种绝缘体上钽酸锂-氮化硅异质结构的制备方法的流程示意图，图4是本申请实施例提供的一种绝缘体上钽酸锂-氮化硅异质结构的制备方法的结构流程示意图(氮化硅Si3N4，钽酸锂LiTaO3，二氧化硅SiO2，硅Si)，如图3和图4所示，制备方法包括：
S201：提供硅衬底。
S202：采用沉积法在硅衬底的表面沉积氮化硅薄膜层。
本申请实施例中，采用沉积法在硅衬底的表面沉积氮化硅薄膜层，形成绝缘体上氮化硅材料。
可选的，沉积法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积技术和低压化学气相沉积法中的一种。
S203：采用抛光工艺对氮化硅薄膜层的表面进行平坦化处理。
本申请实施例中，采用化学机械抛光工艺对氮化硅薄膜层的表面进行抛光处理，使其平坦化，以便氮化硅薄膜层的表面和钽酸锂薄膜层的表面键合。
S204：采用晶圆键合法将氮化硅薄膜层与钽酸锂薄膜层键合，形成键合体。
本申请实施例中，利用等离子体激活氮化硅薄膜表面和钽酸锂薄膜表面，再将绝缘体上氮化硅材料中的氮化硅薄膜层与绝缘体上钽酸锂材料中的钽酸锂薄膜层键合，形成衬底层-钽酸锂薄膜层-氮化硅薄膜层-硅衬底依次排列的键合体。该操作无需高温条件，在室温条件下即可进行，不会破坏钽酸锂的晶格完整性。
S205：采用深硅刻蚀法去除键合体中的硅衬底，形成绝缘体上钽酸锂-氮化硅异质结构。
S300：去除部分氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层。
本申请实施例中，根据需求去除绝缘体上钽酸锂-氮化硅异质结构中的部分氮化硅薄膜层，使剩余的氮化硅薄膜层形成图案化氮化硅薄膜层。图案化氮化硅薄膜层的形状与所需要的光波导结构的图案一致，光波导结构有MZI光学结构、微环谐振腔光学结构等。图5是本申请实施例提供的一种图案化氮化硅薄膜层的制备方法的流程示意图，如图5所示，制备方法包括：
S301：采用抛光工艺对氮化硅薄膜层的表面进行平坦化处理。
本申请实施例中，采用化学机械抛光工艺对氮化硅薄膜层的表面进行抛光，使氮化硅薄膜层达到所需厚度，使其表面更加平坦。
S302：在氮化硅薄膜层的表面旋涂第一曝光胶。
S303：采用电子束曝光技术对第一曝光胶进行第一次曝光显影，得到第一图案化曝光胶。
本申请实施例中，采用电子束曝光技术将波导结构的图案转移到氮化硅薄膜层的表面。电子束曝光技术是利用电子束在涂有曝光胶的晶片上直接描画或投影复印图形的技术。曝光胶有正性曝光胶和负性曝光胶两种型号，常用的正性曝光胶有PMMA(polymethylmethacrylate)，常用的负性曝光胶有HSQ(hydrogen silsequioxane，H-SiQ)。对正性曝光胶，在显影后经电子束照射区域的曝光胶被溶解掉，而未经照射区域的曝光胶则保留下来；对负性曝光胶，在显影后经电子束照射区域的抗曝光胶被保留，而未经照射区域的曝光胶被溶解掉。
本申请实施例中，先在氮化硅薄膜层的表面旋涂第一曝光胶，所选择的第一曝光胶为负性曝光胶，比如HSQ；再采用电子束曝光技术对第一曝光胶进行第一次曝光显影，使未经电子束照射的第一曝光胶被溶解掉，而经电子束照射的第一曝光胶被保留，被保留的第一曝光胶形成第一图案化曝光胶。第一图案化曝光胶的形状和所需要的光波导结构的图案一致，可以作为刻蚀掩膜。
可选的，所选择的第一曝光胶也可以为正性曝光胶，比如PMMA。此时需要注意因为正性曝光胶和负性曝光胶的性质相反，需要使未经电子束照射而保留的第一曝光胶形成第一图案化曝光胶，第一图案化曝光胶的形状和所需要的光波导结构的图案一致，可以作为刻蚀掩膜。
在一种可选的实施例中，采用光刻技术将波导结构的图案转移到氮化硅薄膜层的表面。先在氮化硅薄膜层的表面旋涂第一光刻胶，再采用光刻技术对第一光刻胶进行曝光显影，得到第一图案化光刻胶。
S304：采用刻蚀技术去除部分氮化硅薄膜层，保留被第一图案化曝光胶覆盖的氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层。
本申请实施例中，采用电感耦合等离子体-反应离子刻蚀(ICP-RIE)技术对氮化硅薄膜层进行刻蚀，去除未被第一图案化曝光胶覆盖区域的氮化硅薄膜层，保留被第一图案化曝光胶覆盖区域的氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层。图案化氮化硅薄膜层的形状与所需要的光波导结构的图案一致。
S400：在钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片。
本申请实施例中，在钽酸锂薄膜层上制备图案化氮化硅薄膜层，还需要在未被图案化氮化硅薄膜层覆盖区域的钽酸锂薄膜层上制备金属电极，而且金属电极和图案化氮化硅薄膜层的位置分离。图6是本申请实施例提供的一种光电芯片中金属电极的制备方法的流程示意图，如图6所示，制备方法包括：
S401：在图案化氮化硅薄膜层和钽酸锂薄膜层的表面旋涂第二曝光胶。
S402：采用电子束曝光技术对第二曝光胶进行第二次曝光显影，得到第二图案化曝光胶。
本申请实施例中，先在图案化氮化硅薄膜层和钽酸锂薄膜层的表面旋涂第二曝光胶，所选择的第二曝光胶为正性曝光胶，比如PMMA；再采用电子束曝光技术对第二曝光胶进行第二次曝光显影，使经电子束照射的第二曝光胶被溶解掉，而未经电子束照射的第二曝光胶被保留，被保留的第二曝光胶形成第二图案化曝光胶。未被第二图案化曝光胶覆盖的位置和所需要制备的金属电极的位置一致。
可选的，所选择的第二曝光胶也可以为负性曝光胶，比如HSQ。此时需要注意因为正性曝光胶和负性曝光胶的性质相反，需要使经电子束照射而保留的第二曝光胶形成第二图案化曝光胶。未被第二图案化曝光胶覆盖的位置和所需要制备的金属电极的位置一致。
在一种可选的实施例中，当在S300中选择采用光刻技术将波导结构的图案转移到氮化硅薄膜层的表面并形成图案化氮化硅薄膜层时，在此步骤中也选择采用光刻技术，先在图案化氮化硅薄膜层和钽酸锂薄膜层的表面旋涂第二光刻胶，再采用光刻技术对第二光刻胶进行第二次曝光显影，得到第二图案化曝光胶。
S403：采用沉积技术在图案化氮化硅薄膜层和钽酸锂薄膜层的表面沉积金属材料。
本申请实施例中，采用电子束蒸发沉积技术在图案化氮化硅薄膜层和钽酸锂薄膜层的表面沉积金属材料。金属材料可以是金、银、铜铝中的一种。
S404：采用剥离工艺去除位于第二图案化曝光胶上的金属材料，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片。
本申请实施例中，采用剥离工艺(lift-off)去除位于第二图案化曝光胶上的金属材料，步骤S300中留下的第一曝光胶和本步骤中的第二曝光胶也被除去，未被第二图案化曝光胶覆盖的位置处沉积的金属材料被保留，在光电芯片中作为金属电极发挥作用。金属电极以及钽酸锂和氮化硅组成的异质波导共同在光电芯片中发挥作用。
本申请实施例提供一种钽酸锂-氮化硅光电芯片，该光电芯片通过上述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法得到。图7是本申请实施例提供的一种光电芯片中的结构示意图(氮化硅Si3N4，钽酸锂LiTaO3，二氧化硅SiO2，硅Si)，如图7所示，该光电芯片包括衬底层1、位于衬底层上的钽酸锂薄膜层2和位于钽酸锂薄膜层上的氮化硅器件层3。氮化硅器件层3包括位置分离的图案化氮化硅薄膜层31和金属电极32。衬底层1为上下分布的硅层11和氧化硅层12，或者上下层状分布的氧化硅层和碳化硅层，或者蓝宝石层。金属电极32的材料包括金、银、铜、铝中的一种。钽酸锂薄膜层2的厚度优选200-400纳米范围内，更优选300纳米；图案化氮化硅薄膜层21的厚度优选200-400纳米范围内，更优选300纳米；金属电极1的厚度优选400-600纳米范围内，更优选500纳米。图8是本申请实施例提供的钽酸锂-氮化硅光电芯片的电场-光场模场耦合图，如图8所示，光场同时局限在氮化硅波导和钽酸锂波导间实现混合光模场分布，实现氮化硅波导和钽酸锂的共同光电传输。
本申请实施例中，通过在钽酸锂薄膜表面集成氮化硅薄膜并进行平面工艺加工，仅仅刻蚀氮化硅材料，避开了刻蚀钽酸锂这一复杂步骤，充分利用了钽酸锂低成本、微波特性和电光属性优良的优势，构建钽酸锂-氮化硅异质波导并制备光电芯片以实现电光调制器应用，可用于大规模制备高一致性、高性能的电光器件，满足数据通信领域对于光电芯片以及电光调制器不断增长的需求。
通过该钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法得到的光电芯片所能实现的光子学功能器件有微环型电光调制器，MZI型电光调制器，相位调制器，可调制Kerr孤子频梳等。其中，通过该制备方法制备的钽酸锂-氮化硅可调制Kerr孤子光学频率梳器件中，氮化硅因其非晶态和无各向异性的性质而是产生孤子频梳的优先选择，钽酸锂薄膜则可以提供电光效应，氮化硅和钽酸锂组合而成的光电芯片适合对孤子频梳进行调制。
需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，包括：
提供绝缘体上钽酸锂材料；所述绝缘体上钽酸锂材料包括上下分布的钽酸锂薄膜层和衬底层；
采用晶圆键合法在所述钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层；
去除部分所述氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层；
在所述钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片；所述金属电极和所述图案化氮化硅薄膜层的位置分离。
2.根据权利要求1所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述采用晶圆键合法在所述钽酸锂薄膜层上制备氮化硅薄膜层，包括：
提供硅衬底；
采用沉积法在所述硅衬底的表面沉积氮化硅薄膜层；
采用抛光工艺对所述氮化硅薄膜层的表面进行平坦化处理；
采用晶圆键合法将所述氮化硅薄膜层与所述钽酸锂薄膜层键合，形成键合体；
采用深硅刻蚀法去除所述键合体中的硅衬底，形成绝缘体上钽酸锂-氮化硅异质结构。
3.根据权利要求2所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述沉积法包括化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积技术或者低压化学气相沉积法中的一种；
所述抛光工艺包括化学机械抛光工艺。
4.根据权利要求1所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述去除部分所述氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层，包括：
采用抛光工艺对所述氮化硅薄膜层的表面进行平坦化处理；
在所述氮化硅薄膜层的表面旋涂第一曝光胶；
采用电子束曝光技术对所述第一曝光胶进行第一次曝光显影，得到第一图案化曝光胶；
采用刻蚀技术去除部分所述氮化硅薄膜层，保留被所述第一图案化曝光胶覆盖的所述氮化硅薄膜层，形成图案化氮化硅薄膜层。
5.根据权利要求4所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述第一曝光胶包括负性曝光胶；
所述刻蚀技术包括电感耦合等离子体-反应离子刻蚀技术。
6.根据权利要求4所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述在所述钽酸锂薄膜层上制备金属电极，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片，包括：
在所述图案化氮化硅薄膜层和所述钽酸锂薄膜层的表面旋涂第二曝光胶；
采用电子束曝光技术对所述第二曝光胶进行第二次曝光显影，得到第二图案化曝光胶；
采用沉积技术在所述图案化氮化硅薄膜层和所述钽酸锂薄膜层的表面沉积金属材料；
采用剥离工艺去除位于所述第二图案化曝光胶上的金属材料，形成钽酸锂-氮化硅光电芯片。
7.根据权利要求6所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法，其特征在于，所述第二曝光胶包括正性曝光胶；
所述沉积技术包括电子束蒸发沉积技术。
8.一种钽酸锂-氮化硅光电芯片，其特征在于，所述光电芯片通过权利要求1至7任一项所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片的制备方法得到，所述光电芯片包括：
衬底层；
位于所述衬底层上的钽酸锂薄膜层；
位于所述钽酸锂薄膜层上的氮化硅器件层；所述氮化硅器件层包括位置分离的图案化氮化硅薄膜层和金属电极。
9.根据权利要求8所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片，其特征在于，所述衬底层包括上下分布的氧化硅层和硅层；所述金属电极的材料包括金、银、铜或者铝中的一种。
10.根据权利要求8所述的钽酸锂-氮化硅光电芯片，其特征在于，所述钽酸锂薄膜层的厚度为200-400纳米；
所述图案化氮化硅薄膜层的厚度为200-400纳米；所述金属电极的厚度为400-600纳米。
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