Y10T158 薄膜铌酸锂上包层低损耗处理工艺

更新时间：2024-06-05 08:06:10 阅读量：703

薄膜铌酸锂的波导，大多数采用氧化硅做包层，氧化硅材料分上下包层，下包层可以用高温工艺，但是上包层就很难采用高温工艺来制作。

铌酸锂本身具有膨胀系数的各向异性，而氧化硅的热膨胀系数比铌酸锂要低很多，在巨大温差之下，会导致铌酸锂的薄膜破裂，铌酸锂薄膜是一个又薄又脆的陶瓷片，很容易裂开

所以，沉积上包层的话，需要低温工艺，比如PECVD，两百多度就可以沉积，可但是由于低温PECVD的C是化学的意思，需要做化学反应，给出来的反应的前驱体通常会用到含H的物质。

硅和氧的反应，是我们需要的氧化硅。

残留的H，和氧的反应，就是咱们的水，光纤的材料就是氧化硅，如果含水（或氢氧根）就会导致一个大的吸收损耗。水峰。

而水吸收峰的降低，通过高温退火，（可以理解为太阳底下晒土豆片，晒干水分），驱离原子H，降低损耗。

这就带来一个尴尬，铌酸锂薄膜在高温下易碎，而高温才能驱离H离子，降低损耗。

类似场景，也会出现在其他波导上，比如GaP等等。

2024OFC，EPFL把无氢技术用在的集成芯片上。

上世纪七十年代，做光纤就是要生成纯净的二氧化硅材料，用的四氯化硅，硅烷，和氧气的反应。

EPFL把这个反应拿来用在了集成芯片上，因为本身无H离子，就不需要高温驱离H离子的这道工艺了。

也就是“低温无氢”氧化硅沉积技术。低温是为了保留铌酸锂等材料的完整性，无氢是为了降低损耗。

技术虽然不是新技术，但是有几个试验数据很值得看一看，先看一下不同工艺的折射率分布。

再看一下损耗，

还有就是沉积工艺的控制，避免在波导之间的凹陷区产生空隙。

最后，看一下损耗，Si3N4本身是耐高温的，有些场景用到氮化硅掺Er离子，就不太耐高温了，所以测试的是掺铒的氮化硅波导结构

看下铌酸锂的损耗，用了500℃的退火和无氢的前驱体工艺。