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一种硅波导的制作方法与流程

  • 国知局
  • 2024-06-21 12:07:44

本发明属于硅光电子,涉及一种硅波导的制作方法。

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。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,其中,形成波导的材料种类很多,硅是目前常用的一种制作波导的材料。

2、如图1至图3所示,显示为现有技术中制作硅波导的示意图,先于半导体衬底1’上形成硅材料层2’,刻蚀硅材料层2’以形成硅波导芯层3’,然后于硅波导层3’的周围形成包层4’。如图2所示,在刻蚀硅材料层2’以形成硅波导芯层3’的过程中,需要刻蚀较多的硅材料层,对于小尺寸图形的硅波导芯层,通过刻蚀工艺保留小尺寸图形硅波导芯层的难度较高,工艺较复杂,成本较高。

3、因此,如何提供一种硅波导的制作方法,以降低工艺难度、减少工艺复杂性、降低成本,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硅波导的制作方法,用于解决现有技术中硅波导的制作方法中形成小尺寸图形硅波导芯层的工艺难度较高、工艺较复杂、成本较高等问题。

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

3、提供一半导体衬底,于所述半导体衬底上形成包层;

4、刻蚀所述包层的预设位置,以形成显露所述半导体衬底的凹槽;

5、于所述凹槽中形成硅波导芯层,所述硅波导芯层的顶端凸出于所述包层的上表面;

6、采用化学机械研磨法去除所述硅波导芯层凸出于所述包层上表面的部分。

7、可选地,所述半导体衬底包括硅衬底、锗衬底、绝缘体上硅衬底和绝缘体上锗衬底中的一种或几种。

8、可选地,所述包层包括氧化硅层、氮化硅层中的一种或两种。

9、可选地,所述凹槽的宽度范围为0.1~0.2μm。

10、可选地,所述硅波导芯层凸出于所述包层上表面的部分的厚度小于

11、可选地,采用第一研磨液进行化学机械研磨去除所述硅波导芯层凸出于所述包层上表面的部分,去除所述硅波导芯层凸出于所述包层上表面的部分后,采用第二研磨液进行化学机械研磨对去除所述包层上方的所述硅波导芯层后的结构进行表面平坦化。

12、可选地,平坦化后的所述硅波导芯层和所述包层的顶面齐平。

13、可选地,所述硅波导芯层包括外延生长的单晶硅。

14、可选地,形成所述包层的方法包括化学气相沉积法或物理气相沉积法。

15、可选地,刻蚀所述包层以形成所述凹槽的方法包括干法刻蚀或湿法刻蚀。

16、如上所述,本发明的硅波导的制作方法中,先于半导体衬底上形成包层,然后刻蚀包层形成凹槽,于凹槽中填充硅波导芯层,相比于现有技术中先形成硅波导芯层,再形成包层,能够减小工艺的复杂性,降低工艺难度,提高效率,利于小尺寸图形的硅波导芯层的制作;并且,硅波导芯层的顶端凸出于包层的上表面,利于凹槽的充分填充及整面硅的填充均匀性。

技术特征:

1.一种硅波导的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的硅波导的制作方法,其特征在于:所述半导体衬底包括硅衬底、锗衬底、绝缘体上硅衬底和绝缘体上锗衬底中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的硅波导的制作方法,其特征在于:所述包层包括氧化硅层、氮化硅层中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的硅波导的制作方法,其特征在于:所述凹槽的宽度范围为0.1~0.2μm。

5.根据权利要求1所述的硅波导的制作方法,其特征在于:所述硅波导芯层凸出于所述包层上表面的部分的厚度小于

6.根据权利要求1所述的硅波导的制作方法,其特征在于:采用第一研磨液进行化学机械研磨去除所述硅波导芯层凸出于所述包层上表面的部分,去除所述硅波导芯层凸出于所述包层上表面的部分后,采用第二研磨液进行化学机械研磨对去除所述包层上方的所述硅波导芯层后的结构进行表面平坦化。

7.根据权利要求6所述的硅波导的制作方法,其特征在于:平坦化后的所述硅波导芯层和所述包层的顶面齐平。

8.根据权利要求1所述的硅波导的制作方法,其特征在于:所述硅波导芯层包括外延生长的单晶硅。

9.根据权利要求1所述的硅波导的制作方法,其特征在于:形成所述包层的方法包括化学气相沉积法或物理气相沉积法。

10.根据权利要求1所述的硅波导的制作方法,其特征在于:刻蚀所述包层以形成所述凹槽的方法包括干法刻蚀或湿法刻蚀。

技术总结本发明提供一种硅波导的制作方法,包括:提供一半导体衬底,于半导体衬底上形成包层;刻蚀包层的预设位置,以形成显露半导体衬底的凹槽;于凹槽中形成硅波导芯层,硅波导芯层的顶端凸出于包层的上表面;采用化学机械研磨法去除硅波导芯层凸出于包层上表面的部分。本发明的硅波导的制作方法中,先于半导体衬底上形成包层,然后刻蚀包层形成凹槽,于凹槽中填充硅波导芯层,相比于现有技术中先形成硅波导芯层,再形成包层,能够减小工艺的复杂性,降低工艺难度,提高效率,利于小尺寸图形的硅波导芯层的制作;并且,硅波导芯层的顶端凸出于包层的上表面,利于凹槽的充分填充及整面硅的填充均匀性。技术研发人员:李晨,李轶,蔡艳,汪巍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:2024/5/19

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