[發(fā)明專利]一種用于光波導(dǎo)的硅片溝槽刻蝕方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201610033889.2 | 申請(qǐng)日： | 2016-01-19 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN105589131B | 公開（公告）日： | 2018-09-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李冰;姜?jiǎng)?/a>;陳東石 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所 |
| 主分類號(hào)： | G02B6/136 | 分類號(hào)： | G02B6/136;G02B6/138 |
| 代理公司： | 上海市嘉華律師事務(wù)所 31285 | 代理人： | 黃琮;夏燁 |
| 地址： | 200437 *** | 國(guó)省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 波導(dǎo) 硅片 溝槽 刻蝕 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種用于光波導(dǎo)的硅片溝槽刻蝕方法，包括：S1：在硅襯底表面上依次沉積一介質(zhì)層和一屏蔽層，所述介質(zhì)層為氧化硅層或氮化硅層，所述屏蔽層為多晶硅層或非晶硅層；S2：利用硅溝槽加工光刻版在屏蔽層表面形成光刻膠的屏蔽圖形；S3：采用干法等離子體刻蝕工藝對(duì)所述屏蔽層進(jìn)行第一次刻蝕；S4：以第一次刻蝕后的多晶硅層或非晶硅層為屏蔽層對(duì)所述介質(zhì)層進(jìn)行第二次刻蝕；S5：采用硅溝槽加工光刻版的反版或者光刻膠平坦化的方法，在裸露的硅襯底表面形成光刻膠的屏蔽圖形進(jìn)行第三次刻蝕；S6：以殘留的介質(zhì)層為屏蔽層進(jìn)行硅刻蝕得到需要的硅溝槽。本發(fā)明能夠大大改善硅溝槽的側(cè)壁粗糙度，降低硅基光波導(dǎo)的散射損耗和傳輸損耗。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，尤其涉及一種用于光波導(dǎo)的硅片溝槽刻蝕方法。
背景技術(shù)
硅材料制作光波導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)是芯層和包層有高的折射率對(duì)比，單位面積內(nèi)的集成度可以做的更高、尺寸可以做的更小。但是硅基光子集成技術(shù)的發(fā)展還面臨的許多問(wèn)題，其中的一個(gè)問(wèn)題就是光波導(dǎo)的損耗。
在半導(dǎo)體集成電路制造中，往往需要對(duì)硅襯底進(jìn)行刻蝕，如集成電路的STI(shallow trench isolation)隔離工藝，在硅片表面沉積一薄層氧化硅，在氧化硅上沉積一層氮化硅，在氮化硅表面涂布光刻膠，通過(guò)光刻工藝在光刻膠上形成需要的圖形窗口，然后以光刻膠為屏蔽層，采用干法等離子體刻蝕工藝進(jìn)行氮化硅層和氧化硅層刻蝕，接下來(lái)去除表面殘留的光刻膠，以氮化硅為屏蔽層進(jìn)行硅溝槽刻蝕，刻蝕出需要深度、側(cè)壁角度的硅溝槽，在形成的硅溝槽內(nèi)填充氧化硅實(shí)現(xiàn)STI隔離工藝。
在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，刻蝕后硅溝槽的側(cè)壁存在豎直方向的條紋(通常叫“striation”，在本發(fā)明中把有這種條紋的側(cè)壁稱為“粗糙側(cè)壁”，以“側(cè)壁粗糙度”評(píng)價(jià)這種條紋的嚴(yán)重程度。)，由于STI隔離工藝只是使不同的功能結(jié)構(gòu)從物理上隔離開來(lái)，這種條紋的影響還可以接受。但是這種工藝應(yīng)用到光器件的光波導(dǎo)形成過(guò)程中，會(huì)在波導(dǎo)側(cè)壁形成這種豎直方向的條紋，增加波導(dǎo)內(nèi)傳輸光的散射損耗，進(jìn)而導(dǎo)致光波導(dǎo)的傳輸損耗的增加。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于光波導(dǎo)的硅片溝槽刻蝕方法，能夠大大改善硅溝槽的側(cè)壁粗糙度，降低硅基光波導(dǎo)的散射損耗和傳輸損耗。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種用于光波導(dǎo)的硅片溝槽刻蝕方法，包括如下步驟：S1：在硅襯底表面上依次沉積一介質(zhì)層和一屏蔽層，所述介質(zhì)層為氧化硅層或氮化硅層，所述屏蔽層為多晶硅層或非晶硅層；S2：利用硅溝槽加工光刻版在屏蔽層表面形成光刻膠的屏蔽圖形；S3：采用干法等離子體刻蝕工藝對(duì)所述屏蔽層進(jìn)行第一次刻蝕，刻蝕后去除表面的聚合物以及光刻膠，形成屏蔽層溝槽并裸露出部分介質(zhì)層；S4：以第一次刻蝕后的多晶硅層或非晶硅層為屏蔽層，采用干法等離子體刻蝕工藝對(duì)所述介質(zhì)層進(jìn)行第二次刻蝕，形成介質(zhì)層溝槽并裸露出部分硅襯底；S5：采用硅溝槽加工光刻版的反版或者光刻膠平坦化的方法，在裸露的硅襯底表面形成光刻膠的屏蔽圖形，采用干法等離子體刻蝕工藝對(duì)裸露的屏蔽層進(jìn)行第三次刻蝕，刻蝕后去除表面的聚合物以及光刻膠；S6：以殘留的介質(zhì)層為屏蔽層，采用干法等離子體刻蝕工藝進(jìn)行硅刻蝕，去除殘留的介質(zhì)層得到需要的硅溝槽。
上述的用于光波導(dǎo)的硅片溝槽刻蝕方法，其中，所述多晶硅層采用CVD沉積方式或外延方式沉積在硅襯底表面。
上述的用于光波導(dǎo)的硅片溝槽刻蝕方法，其中，所述步驟S3還包括采用在多晶硅層表面生長(zhǎng)熱氧化層再剝離的方法對(duì)多晶硅側(cè)壁進(jìn)行光滑處理。
上述的用于光波導(dǎo)的硅片溝槽刻蝕方法，其中，所述步驟S3采用濕氧氧化生長(zhǎng)熱氧化層，所述熱氧化層的厚度范圍為150nm～200nm。
上述的用于光波導(dǎo)的硅片溝槽刻蝕方法，其中，所述步驟S3還包括采用熱處理方式對(duì)多晶硅層側(cè)壁進(jìn)行再結(jié)晶處理，熱處理溫度為1150度，熱處理時(shí)間大于0.5小時(shí)。
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