[發(fā)明專(zhuān)利]半導(dǎo)體器件及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010742829.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111785679A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉思旸;朱繼光;馮俊波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 聯(lián)合微電子中心有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/762
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/762;H01L21/84
• 代理公司: 上海盈盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤

一種半導(dǎo)體器件及其制備方法，包括以下步驟：提供絕緣體上硅晶圓，所述絕緣體上硅晶圓包括頂層硅；在所述頂層硅中形成多個(gè)硅光器件，所述多個(gè)硅光器件包括激光器；加厚所述激光器所在區(qū)域的頂層硅，以達(dá)到模式匹配效果對(duì)頂層硅的厚度要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件及其制備方法。

背景技術(shù)

絕緣體上硅晶圓上的硅光工藝本身具備一套相對(duì)完整的光學(xué)元器件系統(tǒng)，包括各類(lèi)無(wú)源器件、電光調(diào)制器和光電探測(cè)器等。然而，硅作為間接帶隙材料無(wú)法直接發(fā)光，這使得硅基光源的集成方案成為了硅基光電子技術(shù)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)之一。

現(xiàn)有技術(shù)中，常使用絕緣體上硅晶圓上的硅光工藝來(lái)制作激光器。然而，使用絕緣體上硅晶圓來(lái)制備所述激光器時(shí)，需要較高的制備成本，這不利于激光器的推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種半導(dǎo)體器件及其制備方法，能夠降低激光器的制備成本。

為了解決上述問(wèn)題，以下提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：絕緣體上硅晶圓；形成于所述絕緣體上硅晶圓的頂層硅的硅光器件，所述硅光器件包括激光器；單晶硅材料加厚區(qū)域，形成于所述激光器上表面，以加厚所述激光器，使達(dá)到模式匹配效果對(duì)所述頂層硅的厚度要求。

可選的，還包括：覆蓋所述硅光器件和所述單晶硅材料加厚區(qū)域的保護(hù)層。

可選的，所述保護(hù)層包括二氧化硅層。

可選的，所述單晶硅材料加厚區(qū)域的厚度至少為180nm。

為了解決上述問(wèn)題，以下還提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括以下步驟：提供絕緣體上硅晶圓，所述絕緣體上硅晶圓包括頂層硅；在所述頂層硅中形成多個(gè)硅光器件，所述多個(gè)硅光器件包括激光器；采用單晶硅材料加厚所述激光器所在區(qū)域的頂層硅，以達(dá)到模式匹配效果對(duì)頂層硅的厚度要求。

可選的，在加厚所述激光器所在區(qū)域的頂層硅前，進(jìn)一步包括形成覆蓋所述多個(gè)硅光器件的上表面的介質(zhì)層。

可選的，在加厚所述激光器所在區(qū)域的頂層硅前，進(jìn)一步包括去除需要加厚區(qū)域?qū)?yīng)介質(zhì)層的步驟。

可選的，所述介質(zhì)層包括覆蓋至所述多個(gè)硅光器件表面的二氧化硅層，在加厚所述激光器所在區(qū)域的頂層硅前，去除需要加厚區(qū)域?qū)?yīng)的二氧化硅層。

可選的，加厚所述激光器所在區(qū)域的頂層硅后，對(duì)加厚區(qū)域的表面進(jìn)行二次刻蝕成型。

可選的，所述多個(gè)硅光器件還包括調(diào)制器、波導(dǎo)中的一種或多種。

可選的，所述激光器包括激光器波導(dǎo)以及激光器光柵。

可選的，通過(guò)氣相外延、液相外延、分子束外延、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積以及原子層沉積中的至少一種，在所述激光器所在區(qū)域的頂層硅形成單晶硅材料，以實(shí)現(xiàn)加厚。

可選的，對(duì)加厚區(qū)域的表面進(jìn)行二次刻蝕成型后，還包括以下步驟：形成覆蓋所述硅光器件的保護(hù)層。

本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制備方法中，采用單晶硅材料對(duì)所述激光器所在區(qū)域的頂層硅進(jìn)行了加厚，可以避免使用多晶硅和非晶硅來(lái)加厚所述頂層硅時(shí)兩種硅的交界處產(chǎn)生自然氧化硅，也可以使用薄層的頂層硅制備所述激光器，而無(wú)需特地去制備具有較厚的頂層硅的絕緣體上硅晶圓，降低了所述絕緣體上硅晶圓的制備難度，以及降低了激光器的制備成本。并且，該制備方法也可以減少制備激光器的過(guò)程中對(duì)除激光器以外的其他硅光器件的刻蝕次數(shù)，保證了其他硅光器件的表面光滑度，防止其他硅光器件的粗糙表面導(dǎo)致傳輸損耗。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中所述半導(dǎo)體器件及其制備方法的步驟流程示意圖。

圖2至圖8為一種具體實(shí)施方式中所述半導(dǎo)體器件及其制備方法的各個(gè)步驟對(duì)應(yīng)形成的結(jié)構(gòu)示意圖。