[发明专利]一种光学波导器件的形成方法

说明书

本发明提供一种光学波导器的形成方法，在衬底上形成二氧化硅下包层，在所述下包层上生长Si₃N₄芯层；生长所述芯层的方法采用多次沉积工艺，每一所述沉积工艺包括：从第一温度上升至第二温度；在所述第二温度下进行Si₃N₄的沉积，从所述第二温度下降至第三温度；所述第三温度作为下一沉积工艺的第一温度；下一沉积工艺重复上一沉积工艺，经过多次沉积工艺后Si₃N₄厚度达到预期设定厚度的芯层，并进行芯层的图案化；形成包裹所述芯层的二氧化硅上包层。该方法利用多次升降温沉积Si₃N₄芯层，可以在每一次沉积过程中释放掉Si₃N₄芯层中的应力，避免由于芯层厚度增加应力变大产生裂痕，从而可以生成质量较好、需要厚度的Si₃N₄芯层，提高光学波导器的性能。

技术领域

本发明涉及光纤及半导体制造技术领域，特别涉及一种光学波导器件的形成方法。

背景技术

目前，氮化硅(Si₃N₄)材料在光电子领域有着极为迅速的发展，而Si₃N₄凭借其各种优点，例如禁带宽度大、折射率高、光传输损耗低、与CMOS器件兼容且成本低廉等优点，被广泛应用于硅基光电子器件中。

在Si₃N₄的光学波导器件中，Si₃N₄被包裹在氧化硅(SiO₂)中，Si₃N₄作为芯层进行光的传输，由于Si₃N₄/SiO₂之间的折射率之差较小，为了保证传输光被限制在芯层之内，以降低传输光的损耗，往往需要厚度大于400nm的Si₃N₄作为芯层，而Si₃N₄与SiO₂之间的拉应力较大，一般在厚度超过300nm时，会由于应力太大而产生裂纹甚至断裂，这会导致波导传输损耗大幅增加，降低光学波导器的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光学波导器件的形成方法，释放Si₃N₄芯层与第一氧化硅层之间的应力，避免芯层的断裂，提高光学波导器的性能。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种光学波导器的形成方法，包括：

在衬底上形成二氧化硅下包层；

在所述下包层上生长Si₃N₄芯层，所述生长Si₃N₄芯层的方法包括多次沉积工艺，每一所述沉积工艺包括：从第一温度上升至第二温度；在所述第二温度下进行Si₃N₄的沉积；从所述第二温度下降至第三温度；所述第三温度为下一沉积工艺的第一温度；

图案化所述芯层；

形成包裹所述芯层的二氧化硅上包层。

可选地，所述沉积工艺为低压力化学气相沉积法。

可选地，所述芯层的厚度范围为400-800nm。

可选地，在所述下包层上生长Si₃N₄芯层之后，图案化所述芯层之前，还包括：

进行所述Si₃N₄芯层的平坦化，平坦化后的所述芯层的表面光滑度为原子级光滑度。