[发明专利]硅基光波导器件的制造方法

说明书

本发明公开了一种硅基光波导器件的制造方法，包括：形成SOI衬底，所述SOI衬底包括至下而上依次层叠设置的硅衬底、埋氧层以及顶硅层；对所述顶硅层进行刻蚀，形成波导结构和第一凹槽；在所述波导结构的上表面和所述埋氧层的上表面形成上包层，所述上包层的材料和所述埋氧层的材料相同；对所述上包层和所述埋氧层进行刻蚀，形成第二凹槽；对所述硅衬底进行刻蚀，形成第三凹槽，所述第三凹槽的深度小于所述硅衬底的厚度，且所述第三凹槽的水平投影与所述第二凹槽的水平投影重合。本发明提供的硅基光波导器件的制造方法，在形成用于端面耦合的深槽结构时，刻蚀工艺只需要切换一次，因而简化了刻蚀菜单，降低了刻蚀难度和对光刻胶厚度的要求。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种硅基光波导器件的制造方法。

背景技术

随着硅基光子芯片集成技术的不断发展，利用光子芯片实现如芯片与芯片间或者芯片内的短距离光通信越来越接近现实。绝缘体上硅(SOI，Silicon On Insulator)在光学上具有很好的特性，而且因为硅与二氧化硅或者空气具有非常大的折射率差，硅基光波导限制光场的能力非常强，所以硅基光波导可以被制作成非常小的尺寸。非常小尺寸的硅基光波导带来高器件集成度的同时，也带来了一个严重的问题—硅基光波导与光纤的耦合损耗非常大，如何实现光纤与波导的高效耦合是硅基光互连亟需解决的一个关键问题。

端面耦合比平面耦合更易实现高的耦合效率，器件的封装工艺也相对简单，是硅基光波导器件常用的一种耦合方法。采用端面耦合的硅基光波导器件，需要在耦合区域设置深槽结构。图1至图5是采用传统方法形成所述深槽结构的制作过程的结构示意图，即在其他器件制作完毕后，依次对位于端面耦合区域的上包层14、顶硅层13、埋氧层12以及硅衬底11进行刻蚀。由于形成所述深槽结构需要连续进行四次刻蚀，刻蚀工艺需要切换三次，因而该方法对于干法刻蚀菜单和光刻胶厚度具有严苛的要求。

发明内容

本发明所要解决的是采用传统方法形成用于端面耦合的深槽结构对干法刻蚀菜单和光刻胶厚度具有严苛要求的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种硅基光波导器件的制造方法，包括：

形成SOI衬底，所述SOI衬底包括至下而上依次层叠设置的硅衬底、埋氧层以及顶硅层；

对所述顶硅层进行刻蚀，形成波导结构和第一凹槽，所述第一凹槽的深度与所述顶硅层的厚度相同；

在所述波导结构的上表面和所述埋氧层的上表面形成上包层，所述上包层的材料和所述埋氧层的材料相同；

对所述上包层和所述埋氧层进行刻蚀，形成第二凹槽，所述第二凹槽的深度为所述上包层的厚度、所述顶硅层的厚度以及所述埋氧层的厚度之和，且所述第二凹槽的水平投影落入所述第一凹槽的水平投影内；

对所述硅衬底进行刻蚀，形成第三凹槽，所述第三凹槽的深度小于所述硅衬底的厚度，且所述第三凹槽的水平投影与所述第二凹槽的水平投影重合。

可选的，所述形成SOI衬底包括：

提供第一衬底；

向所述第一衬底注入氧离子。

可选的，所述形成SOI衬底包括：

提供第二衬底，并在所述第二衬底上形成第一氧化层；

提供第三衬底，并在所述第三衬底上形成第二氧化层；

连接所述第一氧化层和所述第二氧化层。

可选的，所述对所述顶硅层进行刻蚀包括：

采用干法刻蚀工艺对所述顶硅层进行刻蚀。

可选的，所述在所述波导结构的上表面和所述埋氧层的上表面形成上包层包括：