[發明專利]雙層硅基光子器件的制作方法及雙層硅基光子器件

有效

• 申請號: 202011167356.6
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112327412B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 唐波;張鵬;楊妍;李志華;劉若男;李彬;黃凱;謝玲;王文武
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G02B6/136
• 分類號: G02B6/136;G02B6/13
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 金銘

本發明提供了一種雙層硅基光子器件的制作方法及雙層硅基光子器件，該雙層硅基光子器件的制作方法包括以下步驟：提供第一層波導結構絕緣體上硅(SOI)襯底；在所述絕緣體上硅(SOI)襯底上形成第一層波導結構；采用介質材料回填第一層；在非第一層波導結構的所述介質材料區域形成凹槽；采用各向同性腐蝕工藝腐蝕所述凹槽，以在所述凹槽上形成斜面；沉積第二層波導材料，所述第二層波導材料在所述凹槽處與所述第一層波導結構耦合。采用各向同性腐蝕方法將層間介質形成斜坡，使第二層波導材料與第一層波導結構在同一層次實現耦合，增加耦合效率，降低層間串擾。

技術領域

本發明涉及雙層硅基光子器件制造技術領域，具體涉及一種雙層硅基光子器件的制作方法及雙層硅基光子器件。

背景技術

目前雙層硅基光子器件的耦合方式通常是采用倒追耦合器或者光柵方式進行層間耦合，這種方式對層間介質厚度及均勻性要求很高，層間厚度越薄耦合效率越高但是層間串擾也越高，即耦合效率如串擾相互制約。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種雙層硅基光子器件的制作方法及雙層硅基光子器件，采用各向同性腐蝕方法將非第一層波導結構的層間介質區域形成斜坡，使第二層波導材料與第一層波導結構的耦合區在同一層次實現耦合，增加耦合效率，降低層間串擾，以解決現有技術中雙層硅基光子器件層間耦合存在層間串擾的技術問題。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，提供了一種雙層硅基光子器件的制作方法。

該雙層硅基光子器件的制作方法包括以下步驟：

該雙層硅基光子器件的制作方法包括以下步驟：

提供第一層波導結構絕緣體上硅(SOI)襯底；

在所述絕緣體上硅(SOI)襯底上形成第一層波導結構；

采用介質材料回填第一層；

在非第一層波導結構的所述介質材料區域形成凹槽；

采用各向同性腐蝕工藝腐蝕所述凹槽，以在所述凹槽上形成斜面；

沉積第二層波導材料，所述第二層波導材料在所述凹槽處與所述第一層波導結構耦合。

進一步的，所述絕緣體上硅(SOI)襯底包括支撐襯底、位于所述支撐襯底上的氧化物埋層(BOX層)以及位于所述氧化物埋層上的硅層。

進一步的，采用光刻工藝刻蝕所述硅層，以在所述硅層上形成所述第一層波導結構。

進一步的，采用介質材料回填第一層包括：

覆蓋所述第一層波導結構以及所述氧化物埋層沉積介質材料，形成層間介質層；

對所述層間介質層進行平坦化處理，以漏出所述第一層波導結構的上表面。

進一步的，采用化學氣相沉積(CVD)工藝沉積介質材料，以形成層間介質層。

進一步的，所述平坦化處理采用化學機械拋光(CMP)工藝。

進一步的，采用光刻工藝刻蝕所述層間介質層上的非第一層波導結構區域，以形成凹槽。

進一步的，所述各向同性腐蝕采用濕法工藝；其中，腐蝕液為緩沖氧化物刻蝕液(BOE)。

進一步的，沉積第二層波導材料，所述第二層波導材料在所述凹槽處與所述第一層波導結構耦合包括：

覆蓋所述凹槽沉積第二層波導材料，形成第二波導層；

采用光刻工藝刻蝕所述第二波導層，使得所述第二波導層在所述凹槽處與所述第一層波導結構形成耦合區。

為了實現上述目的，根據本發明的第二方面，提供了一種雙層硅基光子器件。