[發明專利]利用側墻轉移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件

有效

• 申請號: 202011167383.3
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112462470B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 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;G02B6/12
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 金銘

本發明提供了一種利用側墻轉移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件，該方法包括以下步驟：提供絕緣體上硅襯底；在所述絕緣體上硅襯底上至少沉積一層刻蝕停止層；在所述刻蝕停止層上形成凹槽；沉積第一側墻材料，以在所述凹槽兩側形成第一側墻；去除所述第一側墻兩側的刻蝕停止層；沉積第二側墻材料，以在所述第一側墻兩側形成第二側墻；刻蝕去除所述第一側墻；以第二側墻為光刻掩膜刻蝕所述絕緣體上硅襯底。該方法采用多次側墻轉移方法形成陡直度好的光柵結構，并可遠超過光刻機線寬精度。

技術領域

本發明涉及硅基光子器件技術領域，具體涉及一種利用側墻轉移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件。

背景技術

硅基光子器件中一些設計需求線條寬度較小，超過步進-投影式(stepper)或步進-掃描式(scanner)光刻機能力范圍，而使用電子束光刻直寫效率又太低。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種利用側墻轉移制作硅基光子器件的方法及硅基光子器件，該方法采用多次側墻轉移方法形成陡直度好的光柵結構，并可遠超過光刻機線寬精度，以解決采用現有技術中的制備方法不能滿足硅基光子器件中線條精度的技術問題。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，提供了一種利用側墻轉移制作硅基光子器件的方法。

該利用側墻轉移制作硅基光子器件的方法包括以下步驟：

提供絕緣體上硅(SOI)襯底；

在所述絕緣體上硅(SOI)襯底上至少沉積一層刻蝕停止層；

在所述刻蝕停止層上形成凹槽；

沉積第一側墻材料，以在所述凹槽兩側形成第一側墻；

去除所述第一側墻兩側的刻蝕停止層；

沉積第二側墻材料，以在所述第一側墻兩側形成第二側墻；

刻蝕去除所述第一側墻；

以第二側墻為光刻掩膜刻蝕所述絕緣體上硅(SOI)襯底。

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，在所述絕緣體上硅(SOI)襯底上依次沉積氧化物層和刻蝕停止層；然后采用光刻工藝刻蝕所述刻蝕停止層以形成所述凹槽；其中，所述氧化物層的材料為氧化硅；所述刻蝕停止層的材料為非晶硅(α-Si)。

進一步的，沉積第一側墻材料，以在所述凹槽兩側形成第一側墻包括：

覆蓋所述凹槽沉積第一側墻材料，形成第一側墻層；

采用干法刻蝕工藝刻蝕所述第一側墻層，以在所述凹槽兩側形成所述第一側墻。

進一步的，所述第一側墻材料為氮化硅。

進一步的，采用濕法刻蝕工藝去除所述刻蝕停止層以使所述第一側墻的兩側面裸露，形成圖形化的第一側墻；所述濕法刻蝕工藝采用四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液。

進一步的，沉積第二側墻材料，以在所述第一側墻兩側形成第二側墻包括：

覆蓋所述第一側墻沉積第二側墻材料，形成第二側墻層；

采用干法刻蝕工藝刻蝕所述第二側墻層，以在所述第一側墻兩側形成所述第二側墻。

進一步的，所述第二側墻材料為二氧化硅。

進一步的，采用濕法刻蝕工藝去除所述第一側墻以使所述第二側墻的兩側面裸露，形成圖形化的第二側墻；其中，所述濕法刻蝕工藝采用熱磷酸溶液。