【技术实现步骤摘要】
硅基光互连系统及其制备方法
本专利技术属于光电集成
,具体涉及一种硅基光互连系统及其制备方法。
技术介绍
在过去几十年里,基于硅材料的微电子技术深刻地改变了人们生产生活的各个方面。虽然如今的CMOS技术仍然以摩尔定律的速度在发展,但预见未来,这一发展速度将会遇到一个瓶颈,即互连瓶颈。因此,未来超大规模处理器的内部数据交换急需一种功耗低、带宽高的互连技术,片上光互连作为一种新的互连方式,具有很多优点,比如时空带宽积高、高度的并行性和无干扰性,损耗小等优点,在高性能CPU、高性能计算机、高速信息处理系统中光互连取代电互连已经成为人们的共识。现有的片上光互连技术是通过异质合成,大多是基于砷化镓GaAs)和磷化铟InP)等化合物材料的分立元件的集成芯片的研究,这种利用分立元件混合集成方式实现的电路存在着明显的不足,如电路中纹波大、产量低、可靠性差。单片集成电路有显著的优点,如所需外部元件少,频率特性的纹波小,环路延迟小,方便易用,可靠性高,尺寸小,功耗低等。光互连方案中,硅基光互连技术被认为是最有发展前途的一个方案。硅基光电子集成回路所有器件均采用标准集成电路工艺制备,或是仅仅对工艺进行微小的修改,从而实现全光互连与超大规模集成电路的单片集成,易于实行大规模生产。研究的难点在于如何提高电光/光电转换效率、如何实现器件的耦合和模式匹配,以及如何提高芯片速度。因此,如何提供过一种工艺简单,工艺兼容性及器件兼容性高、光转换效率高的硅基光互连系统的制备方法已经成为该领域的热点问题。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种硅基光互连系统的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:/n步骤a、依次制备第硅一衬底和位于所述第一硅衬底上的硅外延层;/n步骤b、刻蚀所述硅外延层形成光电区域和CMOS区域;/n步骤c、在所述硅外延层上和所述第一硅衬底上形成第一隔离层;/n步骤d、在所述CMOS区域依次制备PMOS和NMOS;/n步骤e、对所述光电区域的第一隔离层和所述硅外延层进行刻蚀形成第二硅衬底;/n步骤f、在所述第二硅衬底上依次淀积形成Ge籽晶层、P型Ge层、N型Ge层、N型Si层、第二隔离层;/n步骤g、刻蚀所述第二隔离层、所述N型Si层、所述N型Ge层以在所述光电区域形成光源区域、光波导区域、光探测器区域;/n步骤h、在所述光波导上形成第一应变层、所述PMOS区域上形成第二应变层;/n步骤i、在所述探测器上形成第三应变层、所述NMOS区域上形成第四应变层以完成所述硅基光互连系统的制备。/n
【技术特征摘要】
1.一种硅基光互连系统的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤a、依次制备第硅一衬底和位于所述第一硅衬底上的硅外延层;
步骤b、刻蚀所述硅外延层形成光电区域和CMOS区域;
步骤c、在所述硅外延层上和所述第一硅衬底上形成第一隔离层;
步骤d、在所述CMOS区域依次制备PMOS和NMOS;
步骤e、对所述光电区域的第一隔离层和所述硅外延层进行刻蚀形成第二硅衬底;
步骤f、在所述第二硅衬底上依次淀积形成Ge籽晶层、P型Ge层、N型Ge层、N型Si层、第二隔离层;
步骤g、刻蚀所述第二隔离层、所述N型Si层、所述N型Ge层以在所述光电区域形成光源区域、光波导区域、光探测器区域;
步骤h、在所述光波导上形成第一应变层、所述PMOS区域上形成第二应变层;
步骤i、在所述探测器上形成第三应变层、所述NMOS区域上形成第四应变层以完成所述硅基光互连系统的制备。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤a包括:
步骤a1、选取第一硅衬底;
步骤a2、在所述第一硅衬底上形成所述硅外延层;
步骤a3、对所述硅外延层进行P型杂质掺杂,掺杂浓度为1016cm-3。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤b包括:
步骤b1、采用干法刻蚀工艺,在所述硅外延层上刻蚀第一隔离槽形成相互隔离的所述光电区域和所述CMOS区域;
步骤b2、采用干法刻蚀工艺,在所述CMOS区域上刻蚀第二隔离槽,所述第二隔离槽刻蚀到所述硅外延层结构中部,形成PMOS区域和NMOS区域。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤d包括:
步骤d1、遮挡光电区域和PMOS区域,对所述NMOS区域进行高能磷离子注入形成n阱;
步骤d2、遮挡所述光电区域、所述PMOS区域、所述NMOS区域的栅极,对所述NMOS区域进行硼离子注入,形成PMOS的漏极和源极;
步骤d3、遮挡所述光电区域、所述NMOS区域、所述PMOS区域的栅极,对所述PMOS区域进行磷离子注入,形成NMOS的漏极和源极;
步骤d4、将整个器件进行高温退火。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其...
【专利技术属性】
技术研发人员:薛磊,岳庆东,
申请(专利权)人:西安科锐盛创新科技有限公司,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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