[发明专利]单晶硅局域SOI衬底、光电器件及制备方法

权利要求书

1.一种单晶硅局域SOI衬底的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：

1)提供一硅衬底，在所述硅衬底上刻蚀出局域SOI区域槽；

2)于所述局域SOI区域槽及所述硅衬底表面沉积介质层，并进行化学机械抛光工艺形成平坦表面，所述平坦表面停留在所述介质层表面，且在所述介质层中刻蚀出种子槽，所述种子槽显露所述硅衬底表面；

3)沉积非晶硅层于所述种子槽及所述介质层表面，采用化学机械抛光工艺形成平坦表面，并通过热退火固相外延工艺使所述非晶硅层重新结晶形成覆盖于所述硅衬底及介质层表面的单晶硅层，以形成所述单晶硅局域SOI衬底。

2.根据权利要求1所述的单晶硅局域SOI衬底的制备方法，其特征在于：所述局域SOI区域槽的深度介于1微米～10微米之间。

3.根据权利要求1所述的单晶硅局域SOI衬底的制备方法，其特征在于：步骤2)采用化学气相沉积工艺于所述局域SOI区域槽及所述硅衬底表面沉积介质层，所述介质层的厚度大于所述局域SOI区域槽的深度，所述介质层的材料包括二氧化硅、氮氧化硅及氮化硅中的一种。

4.根据权利要求1所述的单晶硅局域SOI衬底的制备方法，其特征在于：步骤3)采用磁控溅射方法或化学气相沉积方法沉积非晶硅层于所述种子槽及所述介质层表面，所述非晶硅层的厚度介于50纳米～5000纳米之间。

5.根据权利要求1所述的单晶硅局域SOI衬底的制备方法，其特征在于：步骤3)所述热退火固相外延工艺的退火温度介于500～1200℃之间，退火时间介于0.5分钟～120分钟。

6.一种基于单晶硅局域SOI衬底的光电器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：

1)采用如权利要求1～5任意一项所述的单晶硅局域SOI衬底的制备方法制备单晶硅局域SOI衬底；

2)于所述硅衬底及其上方的单晶硅层制备电学器件，于所述介质层上的单晶硅层上制备光学器件。

7.根据权利要求6所述的基于单晶硅局域SOI衬底的光电器件的制备方法，其特征在于：所述电学器件包括半导体晶体管、二极管、电阻及电容中的一种或多种，所述光学器件包括光波导、有源器件及无源器件中的一种或多种。

8.一种单晶硅局域SOI衬底，其特征在于，包括：

硅衬底，所述硅衬底上具有局域SOI区域槽；

介质层，填充于所述局域SOI区域槽中并覆盖于所述硅衬底表面，所述介质层中具有种子槽，所述种子槽显露所述硅衬底；

单晶硅层，填充于所述种子槽并覆盖于所述介质层表面，所述单晶硅层与所述种子槽底部的硅衬底相接触。

9.根据权利要求8所述的单晶硅局域SOI衬底，其特征在于：所述局域SOI区域槽的深度介于1微米～10微米之间。

10.根据权利要求8所述的单晶硅局域SOI衬底，其特征在于：所述介质层的材料包括二氧化硅、氮氧化硅及氮化硅中的一种。

11.根据权利要求8所述的单晶硅局域SOI衬底，其特征在于：所述非晶硅层的厚度介于50纳米～5000纳米之间。

12.一种基于单晶硅局域SOI衬底的光电器件，其特征在于，包括：

如权利要求8～11任意一项所述的单晶硅局域SOI衬底；

电学器件，制备于所述硅衬底及其上方的单晶硅层上；

光学器件，制备于所述介质层上的单晶硅层上。

13.根据权利要求12所述的基于单晶硅局域SOI衬底的光电器件，其特征在于：所述电学器件包括半导体晶体管、二极管、电阻及电容中的一种或多种，所述光学器件包括光波导、有源器件及无源器件中的一种或多种。