半导体器件及其制备方法技术

一种半导体器件及其制备方法，包括以下步骤：提供绝缘体上硅晶圆，所述绝缘体上硅晶圆包括顶层硅；在所述顶层硅中形成多个硅光器件，所述多个硅光器件包括激光器；加厚所述激光器所在区域的顶层硅，以达到模式匹配效果对顶层硅的厚度要求。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体制备领域，尤其涉及一种半导体器件及其制备方法。
技术介绍
绝缘体上硅晶圆上的硅光工艺本身具备一套相对完整的光学元器件系统，包括各类无源器件、电光调制器和光电探测器等。然而，硅作为间接带隙材料无法直接发光，这使得硅基光源的集成方案成为了硅基光电子技术发展的重要挑战之一。现有技术中，常使用绝缘体上硅晶圆上的硅光工艺来制作激光器。然而，使用绝缘体上硅晶圆来制备所述激光器时，需要较高的制备成本，这不利于激光器的推广。
技术实现思路
本专利技术提出了一种半导体器件及其制备方法，能够降低激光器的制备成本。为了解决上述问题，以下提供了一种半导体器件，包括：绝缘体上硅晶圆；形成于所述绝缘体上硅晶圆的顶层硅的硅光器件，所述硅光器件包括激光器；单晶硅材料加厚区域，形成于所述激光器上表面，以加厚所述激光器，使达到模式匹配效果对所述顶层硅的厚度要求。可选的，还包括：覆盖所述硅光器件和所述单晶硅材料加厚区域的保护层。可选的，所述保护层包括二氧化硅层。可选的，所述单晶硅材料加厚区域的厚度至少为180nm。为了解决上述问题，以下还提供了一种半导体器件的制备方法，包括以下步骤：提供绝缘体上硅晶圆，所述绝缘体上硅晶圆包括顶层硅；在所述顶层硅中形成多个硅光器件，所述多个硅光器件包括激光器；采用单晶硅材料加厚所述激光器所在区域的顶层硅，以达到模式匹配效果对顶层硅的厚度要求。可选的，在加厚所述激光器所在区域的顶层硅前，进一步包括形成覆盖所述多个硅光器件的上表面的介质层。可选的，在加厚所述激光器所在区域的顶层硅前，进一步包括去除需要加厚区域对应介质层的步骤。可选的，所述介质层包括覆盖至所述多个硅光器件表面的二氧化硅层，在加厚所述激光器所在区域的顶层硅前，去除需要加厚区域对应的二氧化硅层。可选的，加厚所述激光器所在区域的顶层硅后，对加厚区域的表面进行二次刻蚀成型。可选的，所述多个硅光器件还包括调制器、波导中的一种或多种。可选的，所述激光器包括激光器波导以及激光器光栅。可选的，通过气相外延、液相外延、分子束外延、化学气相沉积、物理气相沉积以及原子层沉积中的至少一种，在所述激光器所在区域的顶层硅形成单晶硅材料，以实现加厚。可选的，对加厚区域的表面进行二次刻蚀成型后，还包括以下步骤：形成覆盖所述硅光器件的保护层。本专利技术的半导体器件及其制备方法中，采用单晶硅材料对所述激光器所在区域的顶层硅进行了加厚，可以避免使用多晶硅和非晶硅来加厚所述顶层硅时两种硅的交界处产生自然氧化硅，也可以使用薄层的顶层硅制备所述激光器，而无需特地去制备具有较厚的顶层硅的绝缘体上硅晶圆，降低了所述绝缘体上硅晶圆的制备难度，以及降低了激光器的制备成本。并且，该制备方法也可以减少制备激光器的过程中对除激光器以外的其他硅光器件的刻蚀次数，保证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导致传输损耗。附图说明图1为本专利技术的一种具体实施方式中所述半导体器件及其制备方法的步骤流程示意图。图2至图8为一种具体实施方式中所述半导体器件及其制备方法的各个步骤对应形成的结构示意图。具体实施方式研究发现，使用绝缘体上硅晶圆制备激光器时制备成本较高的原因在于，激光器所用的硅光器件具有较大的厚度，通常在400nm以上，以达到模式匹配的效果，而现有技术中常用的绝缘体上硅晶圆的顶层硅厚度通常在200nm左右，因此需要额外制备绝缘体上硅晶圆，用以制备激光器，这增加了制备所述激光器所需的生产成本。并且，绝缘体上硅晶圆的制造难度会随着顶层硅厚度的增加而增加，因此制备用于激光相关器件的硅光设备时，会由于顶层硅厚度的增加，导致生产难度的增加，从而导致生产良率的下降，这进一步的导致了激光器生产成本的增加。以下提出了一种半导体器件及其制备方法，并结合图示对半导体器件及其制备方法进行了进一步的解释和阐述。请看图1至图8，其中图1为本专利技术的一种具体实施方式中所述半导体器件及其制备方法的步骤流程示意图，图2至图8为一种具体实施方式中所述半导体器件及其制备方法的各个步骤对应形成的结构示意图。在该具体实施方式中，提供了一种半导体器件，包括：绝缘体上硅晶圆100；形成于所述绝缘体上硅晶圆100的顶层硅101的硅光器件(所述硅光器件包括标号104、105、106所示的所有部件)，所述硅光器件包括激光器106；单晶硅材料加厚区域，形成于所述激光器106上表面，以加厚所述激光器106，使达到模式匹配效果对所述顶层硅101的厚度要求。在该具体实施方式中，由于采用单晶硅材料加厚区域对所述激光器106所在区域的顶层硅101进行了加厚，因此可以使用薄层的顶层硅101制备所述激光器106，无需特地去制备具有较厚的顶层硅101的绝缘体上硅晶圆100，这能够有效降低使用该半导体器件制备激光器时所需的制备成本，并且降低制备激光器用的绝缘体上硅晶圆100的成本。实际上，除了激光器106以外，调制器、探测器等其他有源器件也对所述顶层硅101具有较高的厚度需求，因此，在一些具体实施方式中，所述硅光器件中还包括调制器、探测器等，所述单晶硅材料加厚区域也形成之所述调制器、探测器的上表面，以实现对所述调制器、探测器等的加厚。在一种具体实施方式中，所述绝缘体上硅晶圆100的顶层硅101是一层单晶硅，用于形成硅光器件，中间层是一层绝缘的二氧化硅，支撑衬底103用于为所述顶层硅101和中间层提供机械支撑。在该具体实施方式中，加厚所述激光器106时，是在所述顶层硅101的上表面选择性的外延生长一层单晶硅。外延生长的加厚用的单晶硅与顶层硅101的晶向相同，能够有效防止晶格失配。在其他的具体实施方式中，也可以设置其他材质的绝缘层102。在该具体实施方式中，采用单晶硅材料加厚区域时，可以避免使用多晶硅和非晶硅来加厚所述顶层硅101时两种硅的交界处产生自然氧化硅。在一种具体实施方式中，还包括：覆盖所述硅光器件和所述单晶硅材料加厚区域的保护层110。在一种具体实施方式中，所述保护层110包括二氧化硅层。实际上，也可根据需要选择所述保护层110的具体材料。在一种具体实施方式中，所述单晶硅材料加厚区域的厚度至少为180nm。这是因为，一般的绝缘体上硅晶圆的顶硅厚度在220nm左右，而一般激光器的厚度需求在400nm以上。要使用一般的绝缘体上硅晶圆制备包含激光器的硅光器件时，就需要所述单晶硅材料加厚区域在180nm以上，以达到模式匹配的效果，从而具有更好的激光传输效果，具有更小的传输损耗。在该具体实施方式中，提供了一种半导体器件的制备方法，包括以下步骤：S11提供绝缘体上硅晶圆100，所述绝缘体上硅晶圆100包括顶层硅101，此处请参阅图2；S12在所述顶层硅101中形成多个硅光器件(所述硅光器件包括标号104、105、106所示的所有部件)，所述硅光器件包括激光器106，此处请参阅图3；S13采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：/n绝缘体上硅晶圆；/n形成于所述绝缘体上硅晶圆的顶层硅的硅光器件，所述硅光器件包括激光器；/n单晶硅材料加厚区域，形成于所述激光器上表面，以加厚所述激光器，使达到模式匹配效果对所述顶层硅的厚度要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
绝缘体上硅晶圆；
形成于所述绝缘体上硅晶圆的顶层硅的硅光器件，所述硅光器件包括激光器；
单晶硅材料加厚区域，形成于所述激光器上表面，以加厚所述激光器，使达到模式匹配效果对所述顶层硅的厚度要求。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，还包括：
覆盖所述硅光器件和所述单晶硅材料加厚区域的保护层。


3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述保护层包括二氧化硅层。


4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述单晶硅材料加厚区域的厚度至少为180nm。


5.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供绝缘体上硅晶圆，所述绝缘体上硅晶圆包括顶层硅；
在所述顶层硅中形成多个硅光器件，所述多个硅光器件包括激光器；
采用单晶硅材料加厚所述激光器所在区域的顶层硅，以加厚所述激光器，使达到模式匹配效果对所述顶层硅的厚度要求。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在加厚所述激光器所在区域的顶层硅前，进一步包括形成覆盖所述多个硅光器件的上表面的介质层。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘思旸，朱继光，冯俊波，
申请(专利权)人：联合微电子中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50