半导体装置以及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体装置以及其制造方法，谋求半导体装置的高集成化，并实现半导体芯片的小型化。该半导体装置包括半导体基板(SUB)、在半导体基板(SUB)上形成的由氧化硅构成的绝缘层(CL)以及在绝缘层(CL)上形成的由硅构成的半导体层(SL)，通过半导体层(SL)而形成有光信号用传输线路部(A)的光波导(PO)以及光调制部(B)的光调制器(PC)。并且，绝缘层(CL)成为留下其一部分而具有空洞的中空构造，构成光波导(PO)以及光调制器(PC)的半导体层(SL)各自的两侧面以及下表面露出而被空气覆盖。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体装置以及其制造技术，例如能够适用于在半导体芯片内具有各种光器件的半导体装置。
技术介绍
在日本特开2012-027198号公报(专利文献1)中记载有一种光半导体装置，该光半导体装置具有：作为半导体层的一部分的光波导；第一杂质区域，在光波导的一侧的半导体层形成，并导入有第一导电型的杂质；以及第二杂质区域，在光波导的另一侧的半导体层形成，并导入有与第一导电型相反的第二导电型的杂质。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-027198号公报
技术实现思路
在将硅作为材料的光波导中，在光波导中传播的光的一部分在波长左右的范围内逸出并传播至周围。为了降低由该光的逸出而引起的传播损失，光波导的周围(上下左右)被由氧化硅构成的绝缘膜覆盖。但是，即使利用由氧化硅构成的绝缘膜覆盖光波导的周围(上下左右)，也存在当相邻的光波导彼此的间隔变窄时由于在各自的光波导中传播的光彼此干涉而无法降低传播损失的问题。例如在光波导中传播的光的波长为1.5μm的情况下，相邻的光波导彼此的间隔不能比2μm更窄。这一点成为阻碍半导体装置的高集成化的原因之一，限制半导体芯片的小型化。其他课题和新的特征根据本说明书的记载以及附图而变得明确。一个实施方式的半导体装置具有半导体基板、在半导体基板上形成的由氧化硅构成的绝缘层以及在绝缘层上形成的由硅构成的半导体层，并通过半导体层而形成有光波导。绝缘层成为留下其一部分而具有空洞的中空构造，构成光波导的半导体层的两侧面被空气覆盖。一个实施方式的半导体装置的制造方法包括：准备具有半导体基板、由氧化硅构成的绝缘层以及由硅构成的半导体层的SOI基板的工序；对半导体层进行加工，形成多个光波导的工序；利用由氮化硅构成的第一绝缘膜埋入到相邻的光波导之间的工序；以及在光波导上和第一绝缘膜上形成由氧化硅构成的第二绝缘膜的工序。还包括：形成贯通第一绝缘膜以及第二绝缘膜的孔的工序；在包括孔的侧面以及底面的第二绝缘膜上形成由氮化硅构成的第三绝缘膜的工序；去除孔的底面的第三绝缘膜的工序；通过从孔供给刻蚀液而刻蚀绝缘层，在绝缘层形成空洞，露出光波导的两侧面以及下表面的工序；以及去除第一绝缘膜以及第三绝缘膜的工序。根据一个实施方式，能够谋求半导体装置的高集成化，能够实现半导体芯片的小型化。附图说明图1为实施方式1的半导体装置的主要部分剖视图。图2为示出实施方式1的半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图3为接着图2而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图4为接着图3而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图5A为接着图4而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图5B为接着图4而示出半导体装置的制造工序的主要部分俯视图。图6为接着图5而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图7为接着图6而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图8为接着图7而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图9为接着图8而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图10为接着图9而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图11为接着图10而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图12为实施方式2的半导体装置的主要部分剖视图。图13为示出实施方式2的半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图14为接着图13而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图15为接着图14而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图16为接着图15而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图17为实施方式3的半导体装置的主要部分剖视图。图18为示出实施方式3的半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图19为接着图18而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图20为接着图19而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图21为接着图20而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图22为接着图21而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。图23为接着图22而示出半导体装置的制造工序的主要部分剖视图。具体实施方式在以下的实施方式中，为方便说明在需要时分成多个部分或者实施方式而进行说明，但除去特别明示的情况，它们并不是彼此无关的内容，而是一方为另一方的一部分或者全部的变形例、详细内容和补充说明等的关系。并且，在以下的实施方式中，在提及要素的数字等(包括个数、数值、数量、范围等)的情况下，除去特别明示的情况以及在原理上明确地限定为特定的数字的情况等，并不限定为该特定的数字，也可以是特定的数字以上，还可以是特定的数字以下。并且，在以下的实施方式中，关于其构成要素(也包括要素步骤等)，除去特别明示的情况以及可以认为在原理上明确是必需的情况等，当然不一定是必需的。并且，在提及“由A构成”、“由A组成”、“具有A”、“包括A”时，除去特别明示了仅该要素的情况等，当然不能排除该要素以外的要素。同样地，在以下的实施方式中，在提及构成要素等的形状、位置关系等时，除去特别明示的情况以及可以认为在原理上明确不是那样的情况等，实质上包括与其形状等近似或者类似的情况。这一点对于上述数值以及范围也是同样的。并且，在以下的实施方式中，例如将氧化硅表述为SiO2、将氮化硅表述为Si3N4、将氮氧化硅表述为SiON，但也包括偏离化学计量组成的组成。并且，在用于说明以下的实施方式的所有附图中，具有相同功能的构件在原则上标注相同的标号，并省略其重复的说明。以下，基于附图来详细地说明本实施方式。(实施方式1)近年来，积极地进行下述的技术即所谓的硅光子技术的开发：制作将硅(Si)作为材料的光信号用的传输线路，将由该光信号用的传输线路构成的光电路作为平台，集成各种光器件和电子器件，从而实现光通信用模块。在本实施方式1中公开的
技术实现思路
为适用于构成使用硅光子技术的半导体装置的各种器件中的特别是光器件的技术。因此，在以下的说明中，对具有集成在SOI基板上的光信号用传输线路部以及光调制部的半导体装置的构造及其制造方法进行说明。并且，在以下的说明中，例示光器件中的光信号用传输线路部以及光调制部，并例示双层构造的多层配线，但并不限定于它们。〈半导体装置的构造〉使用图1来说明本实施方式1的半导体装置的构造。图1为本实施方式1的半导体装置(光信号用传输线路部A以及光调制部B)的主要部分剖视图。如上所述，实际上包括受光部等构造不同的光器件。1.光信号用传输线路部如图1所示，在光信号用传输线路部A形成有各种光信号用的传输线路(也称为光信号线)。在此，作为光信号用的传输线路的一例，说明矩形的光波导(也称为芯层)PO。光波导PO由半导体层(也称为SOI层)SL构成，该半导体层SL由硅(Si)构成，并经由绝缘层(也称为BOX层、下层被覆层)CL而形成在由单晶硅(Si)构成的半导体基板SUB上。绝缘层CL的厚度为例如1μm以上且小于2μm。半导体层SL的厚度可以认为例如100～300nm为适当的范围(根据其他条件当然并不限定于该范围)，可以认为最优选将200nm作为中心值的范围。光波导PO被加工成平板状，沿纸面垂直方向(图1所示的z方向)延伸。因此，导入到光波导PO内的光信号沿纸面垂直方向行进。光波导PO的高度(纸面上下方向(图1所示的y方向)的尺寸)为例如200nm左右。光波导PO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，具有：半导体基板；绝缘层，在所述半导体基板上形成，并由氧化硅构成；半导体层，在所述绝缘层上形成；以及层间绝缘膜，在所述半导体层上形成，形成有由所述半导体层构成的光波导，所述光波导的两侧面被具有比氧化硅的折射率小的折射率的第一材料覆盖。

【技术特征摘要】
2015.03.24 JP 2015-0608721.一种半导体装置，具有：半导体基板；绝缘层，在所述半导体基板上形成，并由氧化硅构成；半导体层，在所述绝缘层上形成；以及层间绝缘膜，在所述半导体层上形成，形成有由所述半导体层构成的光波导，所述光波导的两侧面被具有比氧化硅的折射率小的折射率的第一材料覆盖。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一材料为空气。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，去除所述光波导的下表面和所述半导体基板之间的所述绝缘层，所述光波导的下表面被具有比氧化硅的折射率小的折射率的第二材料覆盖。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述第一材料以及所述第二材料为空气。5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述光波导的一部分和所述半导体基板的一部分经由所述绝缘层而相连。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，去除所述光波导的上表面的正上方的所述层间绝缘膜，所述光波导的上表面被具有比氧化硅的折射率小的折射率的第三材料覆盖。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述第一材料以及所述第三材料为空气。8.一种半导体装置的制造方法，包括如下的工序：工序(a)，准备具有半导体基板、所述半导体基板上的绝缘层以及所述绝缘层上的半导体层的SOI基板；工序(b)，对所述半导体层进行加工，形成由所述半导体层构成的多个光波导；工序(c)...

【专利技术属性】
技术研发人员：绵贯真一，稻田充郎，
申请(专利权)人：瑞萨电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP