[发明专利]光波导的外延制备方法

说明书

背景技术

本发明涉及光波导的外延制备方法。

很多器件中用到了光波导。例如，光波导模式变换器可以在S0I硅片上制作。美国专利No.7539373公开了一种上述模式变换器的例子。

光波导的制作可以用到许多工序，例如化学刻蚀。刻蚀步骤会使得光波导表面粗糙，这种粗糙会导致入射光传输损失，降低变换器的效率。

在现有技术基础上，有必要改进光波导及其制作方法。

所有在本申请中提到的美国专利、专利申请和其他出版物在此都作为参考文献。

关于本发明中要求受保护的实施例的简要说明在下文中陈述，但不作为对本发明范围的限制。已简要概括的本发明的实施例的其他细节，和/或本发明的其他实施例将在下文中“发明细节描述”中得到陈述。

简要说明

根据本发明的至少一个实施例，一个由体硅衬底，埋氧层，顶层硅和光刻胶层的硅片，依次用光刻法和刻蚀法在顶硅层上制作第一硅脊。在所述顶硅层上(包括脊区和非脊区)沉积一层氧化硅。在所述氧化硅层上刻蚀一个窗口。理想地是，所述窗口的宽度大于所述脊的宽度。用选择性外延工艺在所述窗口内沉积硅，从而在第一硅脊上形成一个硅岛。之后，可以用化学机械抛光法(CMP)平坦化所述硅片的表面。如果需要多层脊/硅岛，选择性外延工艺可以重复实施。另一种替代方案是，常规外延(BEG)工艺也可用来形成多层脊/硅岛。

在一些实施例中，制备方法还包括在所述硅片上沉积第二氧化层，其中第二氧化层覆盖了脊和第一硅岛。去除所述第二氧化层的一部分，以形成位于所述第一硅岛上的第二窗口。理想地是，第二窗口宽于所述第一硅岛。用选择性外延方法，在第二窗口内沉积位于第一硅岛上的第二硅层。第二硅层构成了位于所述第一硅岛上的第二硅岛的母体。

在一些实施例中，制备方法包括，提供一个带脊的硅片，在所述硅片上沉积有氧化层，其中，氧化层覆盖了所述硅片上的脊。所述氧化层的一部分被去除而在所述脊上形成一个窗口，例如用刻蚀方法。理想地是，所述窗口宽于所述第所述脊。然后，采用选择性外延工艺在所述脊上沉积出一个硅岛。

在一些实施例中，提供一个带脊硅片的步骤是，在带有顶硅层的硅片，所述硅片上覆有氧化层。去除氧化层的一部分，以形成位于顶硅层上的一个窗口。采用选择性外延方法，在窗口内沉积出一个位于所述顶硅层上的硅岛。

在一些实施例中，制备方法包括，一个覆有顶硅层的硅片，其上有脊，所述脊旁边有保护层。所述硅片表面包括所述脊和保护层。用常规外延工艺在所述硅片上沉积一层硅，其中，所述脊上沉积单晶硅，在所述保护层上沉积多晶硅。沉积在所述脊上的单晶硅构成硅岛。在一些实施例中，多晶硅被去除。如果需要多层脊/硅岛，可以通过多次重复BEG来实现。作为替代方案，也可以采用选择性外延方法新增多个脊/硅岛。

在一些实施例中，还包括在所述第一硅岛旁边沉积第二保护层，其中，硅片表面包括第一硅岛和第二保护层。采用BEG在硅片表面沉积第二硅层。对第二硅层加工成形，即去除第二硅层的一部分。第二硅层的保留部分构成位于第一硅岛上的第二硅岛。

在一些实施例中，提供一个覆有顶硅层且所述顶硅层上有脊和位于脊旁边的保护层的硅片的步骤是，在硅片的顶硅层表面沉积保护层。去除氧化层的一部分，以形成位于顶硅层上的一个窗口。采用选择性外延方法，在窗口内沉积出一个位于所述顶硅层上的硅岛。

根据另一个实施例，一个由体硅衬底，埋氧层，带脊的顶层硅的硅片，在其上沉积氧化层和光刻胶层，所述氧化层的高度大于所述脊的高度，这样所述脊会被氧化层覆盖。采用光刻工艺，在所述氧化层上刻蚀出一个窗口。然后，可以采用选择性外延工艺填充所述窗口，形成位于所述脊上的硅岛。如果需要多层硅脊结构，上述过程可以重复进行。

以上这些和其他的描绘了本发明特征的实施例，在权利要求部分被指出，并构成了本发明的一部分。然而，为了更好地理解本发明及其优势、使用本发明达到的目的，可以参考构成本发明另一部分的附图及其解释，这些图及其解释也揭示和描述了本发明的各种实施例。

附图解释

本发明的详细描述将在下文中结合特定附图在下文中给出。

图1给出了带脊硅片的一个实施例。

图2-4为制备带脊硅片的一种工艺的示意图。

图5-9为制备带脊硅片的另一种工艺示意图。

图10为脊上有一个硅岛的脊波导的示意图。

图11为脊上有第一硅岛和第二硅岛的脊波导的示意图。

图12-15描述了采用选择性外延方法在硅脊上的窗口内沉积出一个硅岛的一种工艺。