真空 ›› 2026, Vol. 63 ›› Issue (2): 22-26.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2026.02.03
刘民, 付刘成, 乌李瑛, 程秀兰, 付学成
LIU Min, FU Liucheng, WU Liying, CHENG Xiulan, FU Xuecheng
摘要: 刻蚀LNOI(绝缘体上铌酸锂)通常以非晶硅薄膜为掩膜;使用PECVD设备在LNOI表面沉积非晶硅薄膜时,常出现薄膜起泡现象。气泡尺寸大多在5~60 μm之间,其存在会影响LNOI刻蚀的形貌。研究表明,非晶硅薄膜气泡可能是铌酸锂薄膜表面的缺陷导致的;这些缺陷表面的氧原子与非晶硅薄膜中的氢结合,破坏Si-H键,导致薄膜局部应力增大,从而引起非晶硅薄膜起泡。通过对比实验发现,在沉积非晶硅薄膜之前,先沉积50 nm的二氧化硅薄膜以隔离铌酸锂薄膜表面缺陷,可有效解决该工艺问题。这为使用PECVD设备在LNOI表面沉积平整的非晶硅薄膜提供了参考。
中图分类号: TB43
| [1] BOES A, CORCORAN B, CHANG L, et al.Status and potential of lithium niobate on insulator (LNOI) for photonic integrated circuits[J]. Laser & Photonics Reviews, 2018, 12(4):1700256. [2] MILLER B A D. Device requirements for optical interconnects to silicon chips[J]. Proceedings of the IEEE, 2009, 97(7): 1166-1185. [3] SMIT M, LEIJTENS X, AMBROSIUS H, et al.An introduction to InP-based generic integration technology[J]. Semiconductor Science and Technology, 2014, 29(8): 083001. [4] AMIRI N A, VIT D A, GORGULU K, et al.Deep photonic network platform enabling arbitrary and broadband optical functionality[J]. Nature Communications, 2024, 15(1): 1432. [5] YAMAOKA S, DIAMANTOPOULOS N P, NISHI H, et al.Directly modulated membrane lasers with 108 GHz bandwidth on a high-thermal-conductivity silicon carbide substrate[J]. Nature Photonics, 2021, 15(1): 28-35. [6] WU X, HAO Z Z, MA R, et al.High-efficiency second-harmonic generation in reverse-polarization dual-layer lithium niobate waveguides[J]. Optics Letters, 2024,49(21): 6141-6144. [7] XIE Z D, BO F, LIN J T, et al.Recent development in integrated lithium niobate photonics[J]. Advances in Physics: X, 2024, 9(1):1-44. [8] HU Y W, ZHU D, LU S Y, et al.Integrated electro-optics on thin-film lithium niobate[J]. Nature Reviews Physics, 2025, 7(5):237-254. [9] KIM S H, KIM G, SLUSAR T, et al.Fabrication of low-loss symmetrical rib waveguides based on x-cut lithium niobate on insulator for integrated quantum photonics[J]. ETRI Journal, 2024, 46(5): 783-792. [10] OSELLAME R. New effective technique to produce waveguides in lithium niobate on insulator (LNOI)[J/OL]. Quantum Engineering, 2019,https://doi.org/10.1002/que2.11. [11] GU C Q, JIANG X X, LV T J, et al. Interference lithography patterned nanogratings in LiNbO3 fabricated by dry etching[J]. Advanced Materials Research, 2014, 1049-1050: 7-10. [12] BENCHABANE S, ROBERT L, RAUCH J, et al.Highly selective electroplated nickel mask for lithium niobate dry etching[J]. Journal of Applied Physics, 2009, 105(9): 094109. [13] PENG X L, XIN K C, FENG Z H.Low-loss bent channel waveguides in lithium niobate thin film by proton exchange and dry etching[J]. Optical Materials Express, 2018, 8(5): 1322-1327. [14] NICOLA D P, SUGLIANI S, MONTANARI G B, et al.Fabrication of smooth ridge optical waveguides in LiNbO3 by ion implantation-assisted wet etching[J]. Journal of Lightwave Technology, 2013, 31(9): 1482-1487. [15] ZHUANA R J, HE J Z, QI Y F, et al.High-Q thin film lithium niobate microrings fabricated with wet etching[J]. Advanced Materials, 2023, 35(3): 2208113. [16] 王梦柯. 铌酸锂薄膜电光调制器关键理论与技术研究[D]. 成都: 电子科技大学, 2024. [17] 林锦添, 高仁宏, 管江林, 等. 低损耗薄膜铌酸锂光集成器件的研究进展[J]. 人工晶体学报, 2024, 53(3): 372-394. [18] 要彦清, 李金洋, 吴建杰, 等. 铌酸锂干法刻蚀的研究进展[J]. 微纳电子技术, 2012, 49(3): 197-207. [19] 黄胜涛. 非晶态材料的结构和结构分析[M]. 北京: 科学出版社, 1987. [20] 陈金龙. 聚丁烯-1超薄膜结晶及Ⅱ-Ⅰ晶型转变[D]. 郑州: 郑州大学, 2022. [21] 杨春晖, 孙亮, 冷雪松,等. 铌酸锂晶体[M]. 北京: 科学出版社, 2009: 28. [22] 刘恩科, 朱秉升,罗晋生. 半导体物理学[M]. 7版,北京:电子工业出版社, 2017. [23] 汪东亮. 无机非金属材料手册[M]. 北京: 化学工业出版社, 2009: 203. [24] 刘勇,梁利华,曲建民. 微电子器件及封装的建模与仿真[M]. 北京: 科学出版社, 2010: 87. [25] 庞大文, 李悦, 葛培文, 等. 非晶硅薄膜应力研究[J]. 太阳能学报, 1989, 10(4): 394-399. [26] 王剑敏. 低应力非晶硅薄膜的制备[J]. 电子测试, 2017(10): 46-48. [27] 刘宏德, 王维维, 张中正, 等. 铌酸锂晶体的缺陷结构[J]. 人工晶体学报, 2024, 53(3): 355-371. |
| [1] | 李婷, 陈志强, 方安安, 胡小波, 杨洪生, 张晓军. 基于氮气流动辅助的板级封装基板翘曲改善实验研究*[J]. 真空, 2026, 63(1): 22-27. |
| [2] | 马源辰, 李忠仁, 王颖, 艾春江, 宋家兴, 张旺, 胡永佳. 热等静压预应力容器缠绕钢丝优化及数值模拟[J]. 真空, 2025, 62(4): 39-43. |
| [3] | 翟艳坤, 白雪卫, 张凤宇, 徐铭泽, 苑仁月, 陈俊寅, 黄海波. 高能束熔覆涂层质量缺陷形成机理及控制方法研究现状*[J]. 真空, 2022, 59(6): 78-86. |
| [4] | 朱蓓蓓, 刘青, 秦琳, 楚建宁, 陈肖, 汪学方, 许剑锋. 半球谐振子金属化镀膜残余应力的测量方法及影响因素研究*[J]. 真空, 2022, 59(2): 55-61. |
| [5] | 任琪琛, 孙志和, 王沛, 胡居利, 卢毛磊, 黄倩. O形橡胶圈真空密封性能有限元分析[J]. 真空, 2021, 58(5): 37-41. |
| [6] | 王颖, 邢旺, 明悦, 朱一鸣. 等静压机钢带缠绕式工作缸结构强度数值模拟[J]. 真空, 2021, 58(3): 82-85. |
| [7] | 李坤, 熊玉卿, 王虎, 张凯锋, 王兰喜, 周晖. 蒸发速率对ZnS薄膜性能的影响*[J]. 真空, 2021, 58(2): 15-19. |
| [8] | 赵宇辉, 赵吉宾, 王志国, 王福雨. Inconel 625镍基高温合金激光增材制造内应力控制方式研究*[J]. 真空, 2020, 57(3): 73-79. |
| [9] | 王冬阳, 来佑彬, 杨波, 李响, 吴海龙, 孙铭含, 苑仁月, 孙世杰. 工艺参数对多道搭接等离子熔覆残余应力的影响*[J]. 真空, 2019, 56(6): 80-84. |
| [10] | 高孟秋, 赵宇辉, 赵吉宾, 王志国, 何振丰. 增减材复合制造技术研究现状与发展*[J]. 真空, 2019, 56(6): 68-74. |
| [11] | 赵洲, 王欣. 高压低温液氧管线波纹补偿器失稳分析研究[J]. 真空, 2019, 56(5): 26-29. |
| [12] | 孙志明, 何超, 张英莉, 朱志鹏, 岳向吉, 张斌, 巴德纯. 大型卧式真空容器的设计及有限元分析[J]. 真空, 2019, 56(2): 26-30. |
|