[发明专利]一种制作小线宽脊状波导的方法

说明书

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种制作小线宽脊状波导的方法，旨在解决现有技术中工艺复杂，成本高，仍存在改善后的侧壁粗糙度或脊状波导线宽不能满足使用需求的问题，其技术要点以下步骤：S1、选取衬底，在衬底上外延生长有波导芯层；S2、在波导芯层的顶部镀掩膜层，并去除光刻胶；S3、在掩膜层上涂覆光刻胶并曝光显影；S4、刻蚀未被光刻胶覆盖的部分掩膜层；S5、湿法刻蚀以形成第一波导芯；S6、在波导芯层上涂覆光刻胶并覆盖第一波导芯及掩膜层，然后根据掩膜层对光刻胶进行光刻至曝露出所述波导芯层；S7、再次湿法刻蚀以形成第二波导芯；S8、重复步骤S6‑S7，第N次湿法刻蚀以形成波导芯并使得波导芯达到预定厚度；S9、去除掩膜层。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种制作小线宽脊状波导的方法。

背景技术

集成光子技术是光子技术的重要发展方向，其集成光子器件由于具有易集成化、规模化等优势，在光通信、光信息处理、光传感等应用领域有着重要的应用。光波导是各种集成光子器件中最重要的基础性部件，目前的光波导包括硅基光波导、二氧化硅光波导、聚合物光波导、硫系玻璃光波导、铌酸锂光波导和III－V族光波导等。材料特性的不同使这些光波导有各自不同的应用，如二氧化硅光波导主要应用于在无源光波导器件中，聚合物光波导主要应用于一些低成本的光子器件中，铌酸锂光波导则主要应用于光调制器中。

另外，在半导体集成电路制造中，硅基波导的形成是一般是通过对硅衬底进行刻蚀的方法获得，其工艺流程一般是：制作刻蚀屏蔽层，采用干法等离子体刻蚀工艺以光刻胶为屏蔽进行硅沟槽屏蔽层的刻蚀，接下来去除光刻胶，然后刻蚀出需要深度、侧壁角度的硅沟槽，最后去除屏蔽层。

在实际的生产过程中，由于波导刻蚀对沟槽垂直性的要求，刻蚀需用干法等离子体刻蚀工艺，然而由于等离子刻蚀的特性，刻蚀后硅沟槽的侧壁存在竖直方向的条纹，这种工艺应用到光器件的光波导形成过程中，会在波导侧壁形成这种竖直方向的条纹，增加波导内传输光的散射损耗，进而导致光波导的传输损耗的增加。而传统湿法蚀刻，虽能形成较为平滑侧壁，但湿法蚀刻，腐蚀并无方向性，会造成侧向腐蚀，影响脊状波导线宽。

对于这个问题，传统的改进方法主要是通过1)优化光刻工艺条件，提高掩膜层刻蚀时屏蔽层的抗刻蚀能力，提高掩膜层的侧壁光滑度；2)优化掩膜层刻蚀工艺，改善掩膜层的侧壁粗糙度；3)优化刻蚀工艺，直接改善波导侧壁粗糙度。

但上述改进方法的出发点都是直接着眼于针对表面粗糙度的改善，要求工艺上的不断改进，存在改善后的侧壁粗糙度或脊状波导线宽仍不能满足使用需求的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中工艺复杂，成本高，仍存在改善后的侧壁粗糙度或脊状波导线宽不能满足使用需求的缺陷，从而提供一种制作小线宽脊状波导的方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种制作小线宽脊状波导的方法，包括：

S1、选取衬底，在所述衬底上外延生长有波导芯层；

S2、在所述波导芯层的顶部镀绝缘介电质作为掩膜层；

S3、在所述掩膜层上涂覆光刻胶并曝光显影；

S4、刻蚀未被所述光刻胶覆盖的部分所述掩膜层至曝露出所述波导芯层，并去除所述光刻胶；

S5、将所述衬底具有掩膜层的一面向上水平放置并浸没于刻蚀液中，形成第一波导芯；

S6、在所述波导芯层上涂覆光刻胶并覆盖所述第一波导芯及掩膜层，然后根据所述掩膜层对所述光刻胶进行光刻至曝露出所述波导芯层；

S7、再次将所述衬底具有掩膜层的一面向上水平放置并浸没于刻蚀液中，形成第二波导芯；