[发明专利]超低损耗硅波导及其制备方法

权利要求书

1.一种超低损耗硅波导的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

S1挑选作为衬底的SOI晶圆，所述SOI晶圆包括由上至下依次设置的第一硅层(1)、第一二氧化硅层(2)和第二硅层(3)，第一硅层(1)的组成材料为硅；

S2热氧化第一硅层(1)的上部，形成第二二氧化硅层(4)；

S3刻蚀第二二氧化硅层(4)，使得第二二氧化硅层(4)被刻蚀区域形成第一凹陷部，其余区域为第一凸起部(5)；

S4在第一凹陷部与第一凸起部(5)上方沉积相同厚度的二氧化硅，形成第三二氧化硅层(6)；

S5在第三二氧化硅层(6)上方注入氧离子，使得第一硅层(1)内形成富氧离子层(7)，富氧离子层(7)将第一硅层(1)的下部分隔为上下两层，所述富氧离子层(7)对应所述第一凸起部(5)形成第二凸起部，且对应所述第一凹陷部形成第二凹陷部；

S6使用刻蚀工艺除去第二二氧化硅层(4)与第三二氧化硅层(6)；

S7在第一硅层(1)的上方沉积二氧化硅，形成第四二氧化硅层(8)；

S8高温退火，使得富氧离子层(7)中的氧离子与硅原子反应形成第五二氧化硅层(9)，所述第二凸起部转换形成第三凸起部，所述第二凹陷部转换形成第三凹陷部；

S9使用刻蚀工艺除去第四二氧化硅层(8)，制得成品，成品中第五二氧化硅层(9)下方的第一硅层(1)即为波导层(11)，而第三凸起部下方的第一硅层(1)即为硅波导(10)。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中第一硅层(1)的厚度为600nm；所述步骤S2中第二二氧化硅层(4)的厚度为100nm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中刻蚀第二二氧化硅层(4)直至第二二氧化硅层(4)下方的第一硅层(1)露出，停止刻蚀操作；和/或，所述步骤S3中刻蚀方法选用等离子刻蚀或反应离子刻蚀的干法刻蚀或者湿法刻蚀。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中第三二氧化硅层(6)的厚度为50nm；和/或，所述步骤S4中沉淀方法选用等离子体增强化学的气相沉积。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，氧离子注入的剂量范围为每平方厘米2×10¹⁷～7×10¹⁷个。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，离子注入能量范围为150-200KeV。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，每注入氧离子总剂量的四分之一剂量，将晶圆绕晶圆圆心向同一方向旋转90°。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中，第四二氧化硅层(8)的厚度为350nm；和/或，所述沉积方法选用感应耦合等离子体增强化学气相沉积。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S8中，退火温度为1300～1350℃，退火时间为5～8小时。

10.一种采用权利要求1～9中任一项所述的制备方法制得的超低损耗硅波导，其特征在于：包括由上至下依次设置的第一硅层(1)、第五二氧化硅层(9)、波导层(11)、第一二氧化硅层(2)和第二硅层(3)；所述第五二氧化硅层(9)的中部向上方凸起，第五二氧化硅层(9)凸起下方的波导层(11)为硅波导(10)。