【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硅基光电子，特别是涉及一种硅光器件及其制备方法。
技术介绍
1、近年来利用硅基光电子技术，研究高性能、低成本的集成芯片系统成为十分有潜力的发展方向。硅基光电子技术可利用成熟的cmos工艺，将硅光器件如硅基调制器、光电探测器等有源器件及光栅等无源器件用硅波导实现连接，实现大规模的集成，从而减小器件及集成系统的尺寸、降低其成本。硅光器件主要基于顶硅厚度是220nm的soi晶圆进行制备加工的，器件主要是做成波导型结构。波导型结构一般通过三步刻蚀形成，第一步刻蚀形成垂直光栅结构，第二步刻蚀形成脊形波导结构，第三步刻蚀形成条形波导结构。刻蚀过程中一般常用二氧化硅(sio2)材料作为硬掩模，为了避免在刻蚀过程中硬掩模不够阻挡等离子体的轰击，通常采用退火的方法来保证三步刻蚀后硬掩模不被消耗完全。对于硅光有源器件如调制器和探测器，需要在刻蚀形成波导型结构后对所设计的硅区域进行掺杂，因此需要将剩余的sio2硬掩模去除，但退火后的硬掩模会变得非常难以去除掉。仅通过增加湿法刻蚀的时间去除硬掩模的过程中，会对光波导侧面的埋氧层sio2产生侵蚀引起侧向槽(undercut)201，如图1所示，进而对光波导的传输损耗产生较大的影响。
2、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种硅光器件的制备方法，所述制备方法包括：1)提供一soi衬底，于所述soi衬底上形成硬掩膜层，对所述硬掩膜层进行图形化处理以形成硬掩膜图形；2)刻蚀所述soi衬底的顶层硅，以形成脊形波导和条形波导，所述脊形波导两侧保留有部分厚度的顶层硅以形成显露在所述硬掩膜图形之外的连接区，所述脊形波导设有调制器区域，所述条形波导设有探测器区域；3)对位于调制器区域的所述连接区进行掺杂以形成调制器的连接部；4)于所述soi衬底上沉积二氧化硅层，所述二氧化硅层覆盖所述soi衬底显露的埋氧层和所述连接部；5)通过化学机械抛光工艺去除所述硬掩膜图形的一部分；6)通过湿法腐蚀工艺去除所述硬掩膜图形的剩余部分，以显露出调制器区域和探测器区域；7)对显露的所述调制器区域和所述探测器区域进行掺杂，以形成调制器和探测器。
3、可选地，步骤1)还包括对所述硬掩膜图形进行退火，以增加其硬度和致密度。
4、可选地，步骤1)和步骤2)还包括在所述soi衬底的顶层硅中刻蚀出硅基光栅结构的步骤。
5、可选地，步骤2)包括：步骤2-1)，在所述soi衬底的顶层硅中刻蚀出硅基光栅结构，所述硅基光栅结构的栅条厚度小于所述顶层硅的厚度；步骤2-2)，在所述soi衬底的顶层硅中刻蚀出脊形波导，所述脊形波导两侧保留有部分厚度的顶层硅以形成显露在所述硬掩膜图形之外的连接区；步骤2-3)，在所述soi衬底的顶层硅中刻蚀出条形波导，所述条形波导的厚度与所述顶层硅的厚度相同。
6、可选地，所述硬掩膜图形的材料包括二氧化硅。
7、可选地，步骤5)通过化学机械抛光工艺去除所述硬掩膜图形的厚度为所述硬掩膜图形总厚度的70％～95％。
8、可选地，步骤3)对位于调制器区域的所述连接区进行掺杂包括：步骤3-1)，对所述脊形波导一侧的连接区进行p型重掺杂，以形成p型连接区；步骤3-2)，对所述脊形波导另一侧的连接区进行n型重掺杂，以形成n型连接区。
9、可选地，步骤7)对所述调制器区域和所述探测器区域进行掺杂，包括：步骤7-1)，对调制器区域的两侧分别进行p型掺杂和n型掺杂，以形成调制器的p型掺杂区和n型掺杂区，所述p型掺杂区与所述p型连接区相连，所述n型掺杂区与所述n型连接区相连。
10、可选地，步骤7)对所述调制器区域和所述探测器区域进行掺杂，还包括：步骤7-2)，对所述探测器区域进行p型重掺杂，以形成p+型掺杂区；步骤7-3)，对所述探测器区域进行p型重掺杂，以形成p++型接触区，其中，所述p++型接触区的掺杂浓度大于所述p+型掺杂区的掺杂浓度。
11、可选地，步骤7)对所述调制器区域和所述探测器区域进行掺杂，还包括：步骤7-4)，对与所述p型连接区和所述n型连接区相连的部分顶层硅分别进行p型重掺杂和n型重掺杂，以形成与所述p型连接区连接的p++型接触区和与所述n型连接区连接的n++型接触区，其中，所述p++型接触区的掺杂浓度大于所述p型连接区的掺杂浓度，所述n++型接触区的掺杂浓度大于所述n型连接区的掺杂浓度。
12、本专利技术还提供一种硅光器件，包括soi衬底，所述soi衬底的顶层硅中形成有脊形波导和条形波导，所述脊形波导两侧保留有部分厚度的顶层硅以形成连接部，所述连接部包括分别位于所述脊形波导两侧的p型连接区和n型连接区，所述脊形波导设有调制器，所述调制器包括p型掺杂区和n型掺杂区，所述p型掺杂区与所述p型连接区相连，所述n型掺杂区与所述n型连接区相连，所述条形波导设有探测器，所述探测器包括设置于所述条形波导的p+型掺杂区和位于所述p+型掺杂区表层上的p++型接触区，其中，所述p++型接触区的掺杂浓度大于所述p+型掺杂区的掺杂浓度。
13、可选地，所述调制器还包括与所述p型连接区连接的p++型接触区和与所述n型连接区连接的n++型接触区，其中，所述p++型接触区的掺杂浓度大于所述p型连接区的掺杂浓度，所述n++型接触区的掺杂浓度大于所述n型连接区的掺杂浓度。
14、可选地，所述soi衬底的顶层硅中还形成有硅基光栅结构。
15、可选地，所述硅基光栅结构的栅条厚度小于所述顶层硅的厚度，所述栅条的厚度可以为10～100纳米。
16、可选地，所述硅基光栅结构的栅条的宽度为300～400纳米，所述栅条的间距为300～400纳米。
17、可选地，所述脊形波导的高度大于所述硅基光栅结构的栅条厚度。
18、如上所述，本专利技术的硅光器件及其制备方法，具有以下有益效果：
19、本专利技术提供了一种硅光器件的制备方法，依据刻蚀深度的不同依次在soi衬底的顶层硅上刻蚀出硅基光栅结构、脊形波导和条形波导，并先对当时显露的脊形波导两侧进行掺杂，然后通过采用化学机械抛光(cmp)结合湿法刻蚀的方法去除硬掩膜图形，即先用cmp工艺去除大部分的硬掩膜图形，再用湿法刻蚀的方法将剩余的硬掩膜图形去除干净。由于湿法去除剩余的硬掩膜图形的厚度较小，埋氧层上还有二氧化硅层的保护，可避免直接长时间采用湿法刻蚀工艺对光波导器件带来的损伤，因此不会产生埋氧层被侵蚀而产生侧向槽的缺陷，进而有效降低光波导的传输损耗，保证器件的性能。
20本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅光器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤1)还包括对所述硬掩膜图形进行退火，以增加其硬度和致密度。
3.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤1)和步骤2)还包括在所述SOI衬底的顶层硅中刻蚀出硅基光栅结构的步骤。
4.根据权利要求3所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤2)包括：
5.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：所述硬掩膜图形的材料包括二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤5)通过化学机械抛光工艺去除所述硬掩膜图形的厚度为所述硬掩膜图形总厚度的70％～95％。
7.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤3)对位于调制器区域的所述连接区进行掺杂包括：
8.根据权利要求7所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤7)对所述调制器区域和所述探测器区域进行掺杂，包括：
9.根据权利要求8所述的硅光器件的制备方法，其特
10.根据权利要求9所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤7)对所述调制器区域和所述探测器区域进行掺杂，还包括：
11.一种硅光器件，其特征在于，包括SOI衬底，所述SOI衬底的顶层硅中形成有脊形波导和条形波导，所述脊形波导两侧保留有部分厚度的顶层硅以形成连接部，所述连接部包括分别位于所述脊形波导两侧的P型连接区和N型连接区，所述脊形波导设有调制器，所述调制器包括P型掺杂区和N型掺杂区，所述P型掺杂区与所述P型连接区相连，所述N型掺杂区与所述N型连接区相连，所述条形波导设有探测器，所述探测器包括设置于所述条形波导的P+型掺杂区和位于所述P+型掺杂区表层上的P++型接触区，其中，所述P++型接触区的掺杂浓度大于所述P+型掺杂区的掺杂浓度。
12.根据权利要求11所述的硅光器件，其特征在于，所述调制器还包括与所述P型连接区连接的P++型接触区和与所述N型连接区连接的N++型接触区，其中，所述P++型接触区的掺杂浓度大于所述P型连接区的掺杂浓度，所述N++型接触区的掺杂浓度大于所述N型连接区的掺杂浓度。
13.根据权利要求11所述的硅光器件，其特征在于，所述SOI衬底的顶层硅中还形成有硅基光栅结构。
14.根据权利要求13所述的硅光器件，其特征在于，所述硅基光栅结构的栅条厚度小于所述顶层硅的厚度，所述栅条的厚度可以为10～100纳米。
15.根据权利要求13所述的硅光器件，其特征在于，所述硅基光栅结构的栅条的宽度为300～400纳米，所述栅条的间距为300～400纳米。
16.根据权利要求13所述的硅光器件，其特征在于，所述脊形波导的高度大于所述硅基光栅结构的栅条厚度。
...【技术特征摘要】
1.一种硅光器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤1)还包括对所述硬掩膜图形进行退火，以增加其硬度和致密度。
3.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤1)和步骤2)还包括在所述soi衬底的顶层硅中刻蚀出硅基光栅结构的步骤。
4.根据权利要求3所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤2)包括：
5.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：所述硬掩膜图形的材料包括二氧化硅。
6.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤5)通过化学机械抛光工艺去除所述硬掩膜图形的厚度为所述硬掩膜图形总厚度的70％～95％。
7.根据权利要求1所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤3)对位于调制器区域的所述连接区进行掺杂包括：
8.根据权利要求7所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤7)对所述调制器区域和所述探测器区域进行掺杂，包括：
9.根据权利要求8所述的硅光器件的制备方法，其特征在于，步骤7)对所述调制器区域和所述探测器区域进行掺杂，还包括：
10.根据权利要求9所述的硅光器件的制备方法，其特征在于：步骤7)对所述调制器区域和所述探测器区域进行掺杂，还包括：
11.一种硅光器件，其特征在于，包括soi衬底，所述soi衬底的...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂芝娟，陈旭，汪巍，蔡艳，余明斌，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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