[發(fā)明專利]波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310346904.5
• 申請(qǐng)日: 2013-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104216046A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾俊豪;郭英顥;陳海清;包天一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/122
• 分類號(hào): G02B6/122;G02B6/13;G02B6/42
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及集成電路，更具體地，涉及波導(dǎo)結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路（IC）產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷了指數(shù)型的增長(zhǎng)。IC設(shè)計(jì)和材料的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)代IC，每一代IC都具有比上一代IC更小和更復(fù)雜的電路。在IC的發(fā)展過(guò)程中，在幾何尺寸（即，可使用制造工藝生產(chǎn)的最小部件（或線））縮小的同時(shí)，功能密度（即，每芯片面積上互連器件的數(shù)目）通常增大。

波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的制造已經(jīng)歷了指數(shù)般的增長(zhǎng)。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)由于其工藝的可用性和制造的可行性而吸引了眾多關(guān)注。通常，光通過(guò)波導(dǎo)壁的全內(nèi)反射而被限制在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)內(nèi)。然而，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的制造具有挑戰(zhàn)性。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，包括：襯底，襯底具有互連區(qū)域和波導(dǎo)區(qū)域；溝槽，形成在襯底中，溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面和基本平坦的底部；底部覆層，形成在襯底上，底部覆層從互連區(qū)域延伸至波導(dǎo)區(qū)域，并且底部覆層充當(dāng)互連區(qū)域中的絕緣層；以及金屬層，形成在傾斜的側(cè)壁表面上的底部覆層上。

優(yōu)選地，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)還包括：核心層，形成在波導(dǎo)區(qū)域中的底部覆層上；以及頂部覆層，形成在核心層上，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)由底部覆層、核心層和頂部覆層形成。

優(yōu)選地，核心層的折射率大于底部覆層的折射率，并且折射率的差在約0.02至約0.2之間的范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，金屬層包括鋁（Al）、銅（Cu）、銀（Ag）、金（Au）或它們的組合。

優(yōu)選地，傾斜的側(cè)壁表面的傾角的范圍在約42度至48度之間。

優(yōu)選地，金屬層還形成在互連區(qū)域中的底部覆層上。

優(yōu)選地，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)還包括：再分布層（RDL），形成在互連區(qū)域中的金屬層上。

優(yōu)選地，底部覆層的厚度范圍在約1μm至約10μm之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電-光器件，包括：襯底，襯底具有互連區(qū)域和波導(dǎo)區(qū)域，并且波導(dǎo)區(qū)域具有反射區(qū)域和波傳播區(qū)域；溝槽，形成在波導(dǎo)區(qū)域中的襯底中；底部覆層，形成在襯底上，底部覆層從互連區(qū)域穿過(guò)反射區(qū)域延伸至波傳播區(qū)域，并且底部覆層充當(dāng)互連區(qū)域中的絕緣層；金屬層，形成在反射區(qū)域中的底部覆層上；激光二極管，安裝在襯底上；以及光電二極管，安裝在襯底上。

優(yōu)選地，溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面，并且傾斜的側(cè)壁表面的傾角范圍在約42度至約48度之間。

優(yōu)選地，該電-光器件還包括：核心層，形成在波導(dǎo)區(qū)域中的底部覆層上；以及頂部覆層，形成在核心層上，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)由底部覆層、核心層和頂部覆層形成。

優(yōu)選地，金屬層還形成在互連區(qū)域中的底部覆層上。

優(yōu)選地，該電-光器件還包括：再分布層（RDL），形成在互連區(qū)域中的金屬層上。

優(yōu)選地，該電-光器件還包括：凸塊結(jié)構(gòu)，形成在再分布層（RDL）與激光二極管或光電二極管之間。

優(yōu)選地，該電-光器件還包括：凹槽，形成在襯底中并且鄰近于溝槽；以及光傳輸器件，安裝在凹槽中。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的方法，包括：提供襯底，襯底具有互連區(qū)域區(qū)和波導(dǎo)區(qū)域；在襯底中形成溝槽，溝槽具有傾斜的側(cè)壁表面和基本平坦的底部；在互連區(qū)域和波導(dǎo)區(qū)域中的襯底上形成底部覆層；以及在傾斜的側(cè)壁表面上的底部覆層上形成金屬層。

優(yōu)選地，過(guò)濕蝕刻的蝕刻劑形成溝槽，并且濕蝕刻的蝕刻劑包括乙二胺鄰苯二酚（EDP）、氫氧化鉀（KOH）或四甲基氫氧化銨（TMAH）。

優(yōu)選地，濕蝕刻的蝕刻速率范圍在約0.2微米每分鐘至約0.6微米每分鐘之間。

優(yōu)選地，該方法還包括：在互連區(qū)域中形成金屬層；以及在互連區(qū)域中的金屬層上形成再分布層（RDL）。

優(yōu)選地，通過(guò)鍍法、物理汽相沉積（PVD）、化學(xué)汽相沉積（CVD）、原子層沉積（ALD）或它們的組合來(lái)形成再分布層（RDL）。

附圖說(shuō)明

為了更充分地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)結(jié)合附圖參考以下描述，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的截面示意圖；

圖2A至圖2K示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的各個(gè)階段的截面示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電-光器件的截面示意圖；以及

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電-光器件的截面示意圖。

具體實(shí)施方式