[发明专利]一种光波导的制造方法

说明书

本发明公开了一种光波导的制造方法，包括：在半导体衬底上依次形成第一包覆层，芯层以及牺牲层；刻蚀所述牺牲层和所述芯层，形成包层槽；向所述包层槽填充绝缘介质材料，并进行表面平坦化，形成第二包覆层；去除所述牺牲层，形成芯层槽；生长所述芯层，填充满所述芯层槽并进行表面平坦化；在所述芯层和所述第二包覆层上方形成第三包覆层。该方案通过调节牺牲层的厚度可以实现对氮化硅光波导厚度的调节，满足不同的设计需要，更加的方便灵活。

技术领域

本发明涉及集成光学技术领域，具体涉及一种光波导的制造方法。

背景技术

介质波导是集成光学系统及其元件的基本结构单元。介质波导主要起限制、传输、耦合光波的作用。介质波导按截面形状可分圆柱波导(光纤)、薄膜（平面）波导、矩形（条形）波导和脊形波导四大类。集成光学中常用的是薄膜波导和矩形波导。用于形成光波导的材料种类很多，氮化硅就是目前常用的一种制作光波导材料。

目前，氮化硅薄膜生长制备方法主要有PECVD（等离子体增强化学的气相沉积法）和LPCVD（低压化学气相沉积）等。采用PECVD方法制备的氮化硅薄膜应力低，能够制备较厚的薄膜，但由于生长温度较低，杂质含量较高。而用LPCVD制备的薄膜通常均匀性更好，但薄膜的残余应力很高，当厚度超过300纳米时，会出现龟裂脱落现象。现有生产工艺中，通常采用多次沉积或者干法刻蚀工艺在二氧化硅包裹层中开槽，然后在槽中填充氮化硅的方式获得厚膜氮化硅光波导。但是采用多次沉积氮化硅薄膜方法得到的硅晶圆上无裂纹区域面积较小；在二氧化硅上直接挖槽得到的侧壁不够陡直，底部不够平整，而且对槽的宽度有要求。此外，当需要改变氮化硅光波导厚度时，需要重新调整生产制备工艺，花费的时间较多，非常的不方便。

发明内容

为了克服现有技术中氮化硅沉积厚膜出现龟裂和光波导厚度调整不方便的技术问题，进而提供一种光波导的制造方法，可以较为灵活的调整氮化硅光波导的厚度，从而满足不同的设计需要。

本发明提供一种光波导的制造方法，包括：

在半导体衬底上依次形成第一包覆层，芯层以及牺牲层；

刻蚀牺牲层和芯层，形成包层槽；

沉积绝缘介质材料，一部分沉积在包层槽内，一部分覆盖在牺牲层上，然后进行表面平坦化，形成第二包覆层；

去除牺牲层，形成芯层槽；

生长芯层，一部分填充满芯层槽，一部分覆盖在第二包覆层上，然后进行表面平坦化；

在芯层和第二包覆层上方形成第三包覆层。

进一步地，半导体衬底包括硅衬底，石英，多组分玻璃。

进一步地，第一包覆层厚度在2微米至15微米之间，并包含2微米及15微米在内。

进一步地，芯层是通过低压化学气相沉积制备。

进一步地，芯层厚度在100纳米至300纳米之间，并包含100纳米及300纳米在内。

进一步地，芯层材料包括氮化硅。

进一步地，牺牲层材料包括非晶硅，多晶硅。

进一步地，牺牲层是通过低压化学气相沉积或溅射制备。

进一步地，牺牲层厚度在100纳米至700纳米，并包含100纳米及700纳米在内。

进一步地，刻蚀牺牲层和芯层采用反应离子刻蚀工艺。

进一步地，去除牺牲层，形成芯层槽具体包括：

利用湿法化学腐蚀去除牺牲层，形成芯层槽。

进一步地，生长芯层包括：