本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體，具體地，涉及圖形化的半導(dǎo)體基底及其制備方法和微納光電/光子器件。

背景技術(shù)：

1、鈮酸鋰(linbo3，ln)、鉭酸鋰(litao3，lt)憑借其優(yōu)異的壓電效應(yīng)、鐵電效應(yīng)已被廣泛應(yīng)用于傳感器、探測器中；其聲學(xué)特性被廣泛應(yīng)用于聲表面波器件、薄膜體聲波諧振器件中；其電光效應(yīng)和非線性光學(xué)效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于光波導(dǎo)、電光調(diào)制器、光相位調(diào)制器、電光調(diào)q開關(guān)等光學(xué)器件中。特別是單晶鈮酸鋰/鉭酸鋰薄膜，具備體材料性能優(yōu)勢的同時(shí)，還可以提供強(qiáng)光學(xué)模式束縛以及高集成密度性能，可用于制備超高性能緊湊型調(diào)制器、寬帶頻率梳，以及高效率的光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換器和單光子源，因此，對(duì)鈮酸鋰/鉭酸鋰微納結(jié)構(gòu)的加工工藝提出了更高的要求。

2、需要說明的是，上述的陳述僅用于提供與本申請(qǐng)有關(guān)的背景技術(shù)信息，而不必然地構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N制備圖形化的半導(dǎo)體基底的方法，所述半導(dǎo)體基底包括鈮酸鋰基底和鉭酸鋰基底中的至少一種，所述方法包括以下步驟：在所述半導(dǎo)體基底表面形成圖形化的掩膜層；對(duì)表面設(shè)有所述掩膜層的所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行離子注入處理，以在所述半導(dǎo)體基底未被所述掩膜層覆蓋的區(qū)域形成損傷層；去除所述掩膜層，并對(duì)所述損傷層進(jìn)行濕法刻蝕處理，以得到圖形化的半導(dǎo)體基底。由此，前述制備方法可以損傷鈮酸鋰基底或鉭酸鋰基底，然后通過濕法刻蝕選擇性去除損傷層，該種制備方法有助于消除傳統(tǒng)濕法刻蝕過程中易出現(xiàn)的各向同性刻蝕問題。

2、在一些實(shí)施方式中，所述在所述半導(dǎo)體基底表面形成圖形化的掩膜層進(jìn)一步包括，在所述半導(dǎo)體基底的表面形成阻擋層。由此，阻擋層有助于注入離子損傷半導(dǎo)體基底的表面。

3、在一些實(shí)施方式中，所述阻擋層的厚度為10nm-500nm；和/或，形成所述阻擋層的方法包括電子束蒸發(fā)、原子層沉積法和磁控濺射法中的至少一種。由此，選擇適宜的阻擋層厚度和材料，有助于注入離子損傷半導(dǎo)體基底表面。

4、在一些實(shí)施方式中，所述磁控濺射法中，所述阻擋層的材料包括鋁、銅、鋅、鎳、鎢、鈦、鉻中的至少一種。由此，選擇合適的阻擋層的材料種類，有助于注入離子損傷半導(dǎo)體基底表面。

5、在一些實(shí)施方式中，所述原子層沉積法中，所述阻擋層的材料包括氧化鋯、氧化鋁、氧化鈦、二氧化硅、氧化鉭中的至少一種。由此，選擇合適的阻擋層的材料種類，有助于注入離子損傷半導(dǎo)體基底表面。

6、在一些實(shí)施方式中，所述離子注入工藝包括多次不同能量的注入步驟。由此，有助于控制損傷層的深度和損傷均勻性，從而提高半導(dǎo)體基底圖形化的質(zhì)量。

7、在一些實(shí)施方式中，所述離子注入工藝至少滿足以下條件中至少一種；所述離子注入工藝的離子種類，包括氦、氫、氮、氧、氬中的至少一種；所述離子注入工藝的注入劑量為1×1015ions/cm2-9×1016ions/cm2；所述離子注入工藝的注入能量為10kev-1000kev。

8、由此，選擇適宜的離子注入工藝參數(shù)，有助于控制損傷層的深度，提高半導(dǎo)體基底圖形化的質(zhì)量。

9、在一些實(shí)施方式中，所述濕法刻蝕的刻蝕液包括氫氟酸稀溶液、氫氟酸溶液、硝酸溶液、過氧化氫和強(qiáng)堿溶液的混合溶液中的至少一種；和/或，所述濕法刻蝕的刻蝕液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％-60％；和/或，所述濕法刻蝕的刻蝕時(shí)間為1min-60min。由此，選擇適宜的刻蝕液種類和刻蝕條件，有助于去除半導(dǎo)體基底上的損傷層，同時(shí)保留半導(dǎo)體基底上未損傷的區(qū)域。

10、在一些實(shí)施方式中，所述掩膜層的厚度為200nm-5μm；和/或，所述掩膜層包括圖形化的光刻膠層。由此，選擇適宜的掩膜層厚度和掩膜層圖案，有助于半導(dǎo)體基底圖形化的形成。

11、本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N圖形化的半導(dǎo)體基底，由前述方法制備得到。由此，半導(dǎo)體基底具有質(zhì)量較高的圖形化結(jié)構(gòu)。

12、本申請(qǐng)的第三方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N微納光電/光子器件，包括電光調(diào)制器的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述電光調(diào)制器的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括前述圖形化的半導(dǎo)體基底。由此，利用圖形化的半導(dǎo)體基底可以制造出具有高精度和高性能的微納光電/光子器件，滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

技術(shù)特征：

1.一種制備圖形化的半導(dǎo)體基底的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體基底包括鈮酸鋰基底和鉭酸鋰基底中的至少一種，所述方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述半導(dǎo)體基底表面形成圖形化的掩膜層進(jìn)一步包括，在所述半導(dǎo)體基底的表面形成阻擋層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述阻擋層的厚度為10nm-500nm；和/或，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述磁控濺射法中，所述阻擋層的材料包括鋁、銅、鋅、鎳、鎢、鈦、鉻中的至少一種；和/或，

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述離子注入工藝包括多次不同能量的注入步驟。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述離子注入工藝至少滿足以下條件中至少一種；

7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述濕法刻蝕的刻蝕液包括氫氟酸稀溶液、氫氟酸溶液、硝酸溶液、過氧化氫和強(qiáng)堿溶液的混合溶液中的至少一種；和/或，

8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述掩膜層的厚度為200nm-5μm；和/或，所述掩膜層包括圖形化的光刻膠層。

9.一種圖形化的半導(dǎo)體基底，其特征在于，由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法制備得到。

10.一種微納光電/光子器件，其特征在于，包括電光調(diào)制器的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述電光調(diào)制器的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括權(quán)利要求9所述的圖形化的半導(dǎo)體基底。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了圖形化的半導(dǎo)體基底及其制備方法和微納光電/光子器件，所述半導(dǎo)體基底包括鈮酸鋰基底和鉭酸鋰基底中的至少一種，所述方法包括以下步驟：在所述半導(dǎo)體基底表面形成圖形化的掩膜層；對(duì)表面設(shè)有所述掩膜層的所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行離子注入處理，以在所述半導(dǎo)體基底未被所述掩膜層覆蓋的區(qū)域形成損傷層；去除所述掩膜層，并對(duì)所述損傷層進(jìn)行濕法刻蝕處理，以得到圖形化的半導(dǎo)體基底。由此，前述制備方法可以損傷鈮酸鋰基底或鉭酸鋰基底，然后通過濕法刻蝕選擇性去除損傷層，該種制備方法有助于消除傳統(tǒng)濕法刻蝕過程中易出現(xiàn)的各向同性刻蝕問題。

技術(shù)研發(fā)人員：萬青,朱一新,喻志奎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：甬江實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19