PLC晶圆上包层厚膜生长工艺制造技术

本发明专利技术提出了一种PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，用以解决现有工艺生长的上包层厚度偏薄，不能满足实际性能需要的技术问题。本发明专利技术提出一种PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，要求上包层连续进行至少四次生长和退火，上包层厚度满足要达到32μm以上的要求，且增加退火步骤和退火时间，与生长过程中调整掺杂硼烷和磷烷两种气体的流量的手段共同达到减小BOW值的目的，使得BOW值小于250μm；在不使用盖板对芯片进行保护的情况下，PLC晶圆的上包层对保护波导不受外力和杂质侵蚀的能力满足要求，在切割磨抛过程中保护芯层波导，减少因为崩口等原因引起良率的损失，且上包层厚度增加，使截面积变大，在后段的封装过程中，能够提高芯片与光纤阵列连接的效率。纤阵列连接的效率。纤阵列连接的效率。

【技术实现步骤摘要】
PLC晶圆上包层厚膜生长工艺


[0001]本专利技术涉及PLC晶圆的
，尤其涉及一种PLC晶圆上包层厚膜生长工艺。

技术介绍

[0002]如图1所示，一般PLC晶圆生长工艺步骤如下：1）石英衬底片上生长芯层，2）生长硬掩模多晶硅，3）PR涂光刻胶，4）PR图形转移，5）硬掩膜刻蚀，6）去除光刻胶，7）芯区刻蚀，8）去硬掩膜，9）覆盖上包层。
[0003]在步骤9）中上包层使用等离子体增强化学的气相沉积法（PECVD）生长BPSG（硼磷硅玻璃）的方法制作，是一层掺有磷P和硼B的氧化硅层，化学反应式为：SiH4+2N2O=SiO2+2H2+2N2；2PH3+5N2O=P2O5+3H2+5N2；B2H6+3N2O=B2O3+3H2+3N2。
[0004]上包层完成后会有一次退火工艺，使膜层更加致密，消除不必要的杂质。PECVD是在化学气相沉积中激发气体，使其产生低温等离子体，增强反应物质的化学活性，从而在衬底上进行半导体薄膜材料的制备。对比火焰水解法（FHD）具有生长精度高，一次成型，工艺稳定等优势。为了满足晶圆性能良率要求，上包层需达到以下三点要求：1.折射率满足折射率差要求（折射率差是指上包层和芯层的折射率差值）；2. 厚度要达到20μm以上；3. 整片晶圆BOW（晶圆弯曲度）值小于250μm。
[0005]上包层越厚对波导的保护作用越强，可有效地隔离外力和杂质对波导的影响，但是也会带来BOW值偏大的问题。一般PLC晶圆上包层生成工艺包括生长两次退火两次厚度达到20μm左右。申请号为201710761724.1的中国专利申请，公开了一种用于阵列波导光栅晶圆生产的上包层生长工艺，通过FHD进行两次沉积和两次退火，得到16
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20个μm的上包层，可有效地避免出现成分分解或融化不均的情况，得到合适的折射率并将TE/TM差值降低到最小，也带来了部分缺陷，由于工艺的不稳定性，生长厚度控制精度低，且属于高温工艺，晶圆容易变形，所以需要一种更加稳定的工艺，来更加精准的控制生长厚度和进行掺杂控制。
[0006]此外，盖板是切割成型后用于保护芯片的一层玻璃板，PLC晶圆一般带有盖板用于进一步保护芯片的波导不受外力和杂质侵蚀，现有的部分PLC晶圆由于应用需要在销售过程中被要求不要盖板，而现有的PLC晶圆的上包层工艺厚度偏薄，只是刚刚满足厚度要求和到达到性能良率要求，在不使用盖板对芯片进行保护的情况下，PLC晶圆的上包层对保护波导不受外力和杂质侵蚀的能力十分有限。

技术实现思路

[0007]针对现有工艺生长的上包层厚度偏薄，不能满足实际性能需要的技术问题，本专利技术提出一种PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，通过对上包层生长工艺和退火工艺的改变，增加上包层厚度，同时满足各方面的要求。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，连续进行至少两次生长和退火，生成厚度为32~40μm的上包层。
[0009]进一步地，所述生长和退火连续进行的次数为四次。
[0010]进一步地，所述生长采用等离子体气相沉积法生成上包层；每次生长得到厚度为8~10μm的上包层。
[0011]进一步地，每次生长得到上包层的厚度为10μm。
[0012]进一步地，在第一次生长和第二次生长中气体配比为硼烷：磷烷=（2~4）：（4~6）；在第三次生长和第四次生长中气体配比为硼烷：磷烷=（4~5）：（5~7）。
[0013]进一步地，所述第一次生长和第二次生长中硼烷：磷烷=3.5：4；所述第三次生长中硼烷：磷烷=4：5；所述第四次生长中硼烷：磷烷=4.5：6。
[0014]进一步地，所述退火的实施方法为：在退火炉中进行6~10小时的高温退火，高温退火的温度范围为800~1200℃。
[0015]进一步地，所述第一次退火和第二次退火的实施方法为：在退火炉中进行6~8小时的900~1000℃高温退火；所述第三次退火和第四次退火的实施方法为：在退火炉中进行8~10小时的1000~1050℃高温退火。
[0016]进一步地，在第三次退火和第四次退火中增加降温步骤和退火时间，实施方法为：退火温度降低80~100℃，稳定0.5~2小时；循环继续进行降温。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术要求上包层生长至少四次，上包层厚度最少达到32μm，最多达到40μm，且在单次上包层生长过程中通过调整掺杂硼烷和磷烷两种气体的流量，增加膜层流动性，使膜层折射率满足折射率差要求，减小BOW值，使得BOW值能够小于250μm。
[0018]2.本专利技术在上包层每次生长后进行退火，对退火温度和退火时间进行调整，从快到慢调整退火的升温速率，使膜层受热一致，不至于形变较大，且增加退火步骤和退火时间，从快到慢调整退火的降温速率，来实现降温的阶段性控制和减小降温速率，达到减小BOW值的目的，使得BOW值能够小于250μm。
[0019]3.本专利技术的厚膜上包层工艺，在BOW值增加不大的情况下，增加了上包层的厚度，上包层厚度最少达到32μm，最多达到40μm，远远大于现有的20μm的上包层厚度，因此，在不使用盖板对芯片进行保护的情况下，PLC晶圆的上包层对保护波导不受外力和杂质侵蚀的能力能够满足使用要求，进而能够满足部分PLC晶圆在实际应用中的需要，且在后续的PLC晶圆的切割磨抛过程中更加有效的保护芯层波导，减少因为崩口等原因引起良率的损失。
[0020]4.本专利技术上包层厚度增加，使得上包层竖直方向的截面积变大，在PLC晶圆的后段的封装过程中，能够提高芯片与FA（光纤阵列）连接的效率。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为一般PLC晶圆生长工艺的流程示意图。
[0023]图2为本专利技术制作的PLC芯片的显微镜照片。
[0024]图3为本专利技术得到的上包层的结构示意图。
[0025]图4为一般上包层工艺得到的上包层的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1一种PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，连续进行至少四次生长和退火，得到图3所示的具有生长厚膜上包层的PLC晶圆。其中，利用等离子体气相沉积方法上包层，生成厚度为32~40μm的上包层，上包层每次生长后进行退火，在退火炉中进行6~10小时的高温退火，高温退火的温度范围为800~1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，其特征在于，连续进行至少四次生长和退火，生成厚度为32~40μm的上包层。2.根据权利要求1所述的PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，其特征在于，所述生长和退火连续进行的次数为四次。3.根据权利要求2所述的PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，其特征在于，所述生长采用等离子体气相沉积法生成上包层；每次生长得到厚度为8~10μm的上包层。4.根据权利要求2或3所述的PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，其特征在于，每次生长得到上包层的厚度为10μm。5.根据权利要求4所述的PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，其特征在于，在第一次生长和第二次生长中气体配比为硼烷：磷烷=（2~4）：（4~6）；在第三次生长和第四次生长中气体配比为硼烷：磷烷=（4~5）：（5~7）。6.根据权利要求5所述的PLC晶圆上包层厚膜生长工艺，其特征在于，所述第一次生长和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志豪，胡炎彰，耿金帅，孙健，杨建周，苏晓华，
申请(专利权)人：河南仕佳光子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：