[发明专利]利用侧墙转移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件

说明书

本发明提供了一种利用侧墙转移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件，该方法包括以下步骤：提供绝缘体上硅衬底；在所述绝缘体上硅衬底上至少沉积一层刻蚀停止层；在所述刻蚀停止层上形成凹槽；沉积第一侧墙材料，以在所述凹槽两侧形成第一侧墙；去除所述第一侧墙两侧的刻蚀停止层；沉积第二侧墙材料，以在所述第一侧墙两侧形成第二侧墙；刻蚀去除所述第一侧墙；以第二侧墙为光刻掩膜刻蚀所述绝缘体上硅衬底。该方法采用多次侧墙转移方法形成陡直度好的光栅结构，并可远超过光刻机线宽精度。

技术领域

本发明涉及硅基光子器件技术领域，具体涉及一种利用侧墙转移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件。

背景技术

硅基光子器件中一些设计需求线条宽度较小，超过步进-投影式(stepper)或步进-扫描式(scanner)光刻机能力范围，而使用电子束光刻直写效率又太低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用侧墙转移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件，该方法采用多次侧墙转移方法形成陡直度好的光栅结构，并可远超过光刻机线宽精度，以解决采用现有技术中的制备方法不能满足硅基光子器件中线条精度的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种利用侧墙转移制作硅基光子器件的方法。

该利用侧墙转移制作硅基光子器件的方法包括以下步骤：

提供绝缘体上硅(SOI)衬底；

在所述绝缘体上硅(SOI)衬底上至少沉积一层刻蚀停止层；

在所述刻蚀停止层上形成凹槽；

沉积第一侧墙材料，以在所述凹槽两侧形成第一侧墙；

去除所述第一侧墙两侧的刻蚀停止层；

沉积第二侧墙材料，以在所述第一侧墙两侧形成第二侧墙；

刻蚀去除所述第一侧墙；

以第二侧墙为光刻掩膜刻蚀所述绝缘体上硅(SOI)衬底。

进一步的，所述绝缘体上硅(SOI)衬底包括支撑衬底、位于所述支撑衬底上的氧化物埋层(BOX层)以及位于所述氧化物埋层上的硅层。

进一步的，在所述绝缘体上硅(SOI)衬底上依次沉积氧化物层和刻蚀停止层；然后采用光刻工艺刻蚀所述刻蚀停止层以形成所述凹槽；其中，所述氧化物层的材料为氧化硅；所述刻蚀停止层的材料为非晶硅(α-Si)。

进一步的，沉积第一侧墙材料，以在所述凹槽两侧形成第一侧墙包括：

覆盖所述凹槽沉积第一侧墙材料，形成第一侧墙层；

采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一侧墙层，以在所述凹槽两侧形成所述第一侧墙。

进一步的，所述第一侧墙材料为氮化硅。

进一步的，采用湿法刻蚀工艺去除所述刻蚀停止层以使所述第一侧墙的两侧面裸露，形成图形化的第一侧墙；所述湿法刻蚀工艺采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液。

进一步的，沉积第二侧墙材料，以在所述第一侧墙两侧形成第二侧墙包括：

覆盖所述第一侧墙沉积第二侧墙材料，形成第二侧墙层；

采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第二侧墙层，以在所述第一侧墙两侧形成所述第二侧墙。

进一步的，所述第二侧墙材料为二氧化硅。

进一步的，采用湿法刻蚀工艺去除所述第一侧墙以使所述第二侧墙的两侧面裸露，形成图形化的第二侧墙；其中，所述湿法刻蚀工艺采用热磷酸溶液。