[發明專利]半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201710423669.5
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN109003935A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 朱繼光;桂珞;高劍琴;高漢杰
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（天津）有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L27/12
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明提供了一種半導體器件及其制造方法，在第一半導體襯底上形成凹槽，在凹槽及第一半導體襯底上覆蓋第一絕緣層之后再將第一半導體襯底與覆蓋有第二絕緣層的第二半導體襯底進行鍵合，然后減薄第二半導體襯底背向第二絕緣層的表面，并對剩余的第二半導體襯底進行刻蝕形成波導層，其中凹槽的上方形成有所述波導層，該波導層下方絕緣層的厚度大于其余位置處絕緣層的厚度，不僅能夠減小波導傳輸的損失，而且能夠避免在現有技術中先進行鍵合再進行凹槽刻蝕所造成的不良影響，提高了半導體器件的性能。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種半導體器件及其制造方法。

背景技術

絕緣體上硅(Silicon-On-Insulator，SOI)，也稱絕緣襯底上的硅，在頂層硅和背襯底之間引入一層埋氧化層(BOX)，是一種具有獨特的“硅/絕緣層/硅”三層結構的新型硅基半導體材料。它通過埋氧化層實現了器件和襯底的全介質隔離。

通過對絕緣體上硅中的頂層硅進行刻蝕形成具有一定寬度的硅線層，在硅線層頂部及四周覆蓋二氧化硅絕緣層，形成半導體器件。由于硅與二氧化硅具有不同的折射率，硅的折射率(約3.5)大于二氧化硅(約1.45)的折射率，當硅線層被二氧化硅包圍時該半導體器件形成波導，能夠用于傳輸光或光信號。

當該半導體器件與外部電路耦合時，光或光信號從外部電路傳輸至波導會造成一定的損失，而為了減小該傳輸過程中的損失，需要在靠近外部電路的背襯底中形成凹槽，具體的，在硅線層與埋氧化層下方的背襯底中形成一凹槽，即在具有硅線層的埋氧化層下方形成一空腔。現有技術中一般通過干法刻蝕與濕法刻蝕相結合的方法形成凹槽，但是不可避免的會存在一些問題，例如硅殘留、機械強度不牢固等問題，從而影響到最終形成的半導體器件的性能。

因此，提供一種既能夠減小波導傳輸的損失，又不會對性能造成影響的半導體器件的制造方法，是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種半導體器件及其制造方法，在半導體襯底鍵合之前先形成凹槽并填充絕緣層，在減小波導傳輸損失的基礎上提高了半導體器件的性能。

為實現上述目的，本發明提供一種半導體器件的制造方法，包括以下步驟：

提供一第一半導體襯底，在所述第一半導體襯底內形成一凹槽；

在所述凹槽及所述第一半導體襯底上形成第一絕緣層；

提供一第二半導體襯底，在所述第二半導體襯底上形成第二絕緣層；

將所述第一半導體襯底上形成有所述第一絕緣層的一面與所述第二半導體襯底上形成有所述第二絕緣層的一面進行鍵合；

減薄所述第二半導體襯底背向所述第二絕緣層的表面；

刻蝕剩余的第二半導體襯底以形成多個波導層，其中所述凹槽的上方形成有所述波導層。

可選的，形成波導層之后，所述半導體器件的制造方法還包括：在所述第二絕緣層及所述波導層上形成第三絕緣層。

可選的，形成第三絕緣層之后，所述半導體器件的制造方法還包括：在所述第三絕緣層內形成一接觸孔，所述接觸孔暴露出所述波導層，并在所述接觸孔內填充金屬材料。

可選的，形成所述第二絕緣層之后，所述半導體器件的制造方法還包括：對所述第二半導體襯底進行離子注入，在所述第二半導體襯底內部形成離子注入層。

可選的，形成所述離子注入層之后，所述半導體器件的制造方法還包括：對所述第二絕緣層進行平坦化處理。

可選的，在減薄所述第二半導體襯底背向所述第二絕緣層的表面的步驟中，去除所述離子注入層以及所述離子注入層背向所述第二絕緣層一側的所述第二半導體襯底。