【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种光波导结构。本专利技术还涉及一种光波导结构的制造方法。
技术介绍
1、在硅光产品中，光波导作为引导光波在器件内部传播的介质装置，起着重要的作用；然而此类装置由于散射、吸收、辐射损耗，会造成大量的光损耗.
2、如图1所示，是现有光波导结构的结构示意图；现有光波导结构形成于绝缘衬底上的硅半导体(semiconductor on insulation，soi)衬底。
3、所述soi衬底包括底部半导体衬底101、介质埋层102和顶部半导体层103。
4、通常，所述底部半导体衬底101的材料采用硅；所述介质埋层102的材料采用氧化层；所述顶部半导体层103的材料采用硅。
5、在所述soi衬底上同时包括有所述光波导结构的形成区域104和光栅耦合器的形成区域105。
6、所述光波导结构的形成区域104中包括多个由所述顶部半导体层103图形化形成的芯层，包括条形芯层103a和脊型芯层103b。
7、所述介质埋层102会作为下包层。
8、图1中还显示了，在条形芯层103a和脊型芯层103b的表面还形成有由氧化层1061和氮化硅层1062组成的硬质掩膜层106。
9、上包层能直接采用空气以及另外包覆在芯层表面的介质层如氧化层，由于由硅材料组成的芯层的折射率大于氧化层组成的下包层的折射率，也大于上包层的折射率，入射到芯层中的光线能形成全反射并实现传播，所以，光波导由芯层和上下包层一起组成。
1
11、图1所示的现有光波导结构具有如下缺点：
12、1、现有光波导器件主要有条形以及脊型波导，由于两者侧壁较为粗糙而增加了光损耗。
13、2、同时由于无法将光限制在一定范围内，存在较弱的光波导限制，也会造成额外的光损耗。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种光波导结构，能增加光波导对光的限制，从而减少光损耗，还能降低工艺成本。为此，本专利技术还提供一种光波导结构的制造方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的光波导结构包括：
3、由第一介质层组成的下包层。
4、由第二材料层的图形化结构组成的芯层。
5、所述芯层呈条形结构。
6、在所述芯层的条形结构的宽度方向的两侧具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面都沿所述芯层的条形结构的长度方向延伸。
7、在所述芯层的顶部区域形成有一个第一沟槽，所述第一沟槽具有第三侧面和第四侧面，所述第三侧面和所述第四侧面位于所述第一侧面和所述第二侧面之间，所述第三侧面和所述第四侧面都沿所述芯层的条形结构的长度方向延伸。
8、上包层将所述第一沟槽完全填充并延伸所述第一沟槽外的所述芯层的顶部表面以及将所述第一侧面和所述第二侧面包覆。
9、所述第二材料层的折射率大于所述第一介质层的折射率以及所述第二材料层的折射率大于所述上包层的折射率。
10、进一步的改进是，光波导结构形成于soi衬底上。
11、所述soi衬底包括底部半导体衬底、介质埋层和顶部半导体层。
12、所述第一介质层由所述介质埋层组成。
13、所述第二材料层由所述顶部半导体层组成。
14、进一步的改进是，所述底部半导体衬底的材料包括硅。
15、所述介质埋层的材料包括氧化层。
16、所述顶部半导体层的材料包括硅。
17、进一步的改进是，所述上包层的材料包括氧化层。
18、进一步的改进是，在所述soi衬底上形成有多条所述芯层，各所述芯层之间的区域为第二沟槽；所述上包层将所述第二沟槽完全填充。
19、进一步的改进是，在所述soi衬底上还形成有光栅耦合器，所述光栅耦合器由所述第二材料层的图形化结构组成，包括多个对所述第二材料层进行刻蚀形成的多个第三沟槽以及多个位于所述第三沟槽之间的所述第二材料层组成的光栅线。
20、进一步的改进是，所述第一沟槽和所述第三沟槽的工艺结构相同。
21、进一步的改进是，在宽度方向上，所述第一沟槽位于所述芯层的中间区域。
22、为解决上述技术问题，本专利技术提供的光波导结构的制造方法包括如下步骤：
23、步骤一、提供底部形成有第一介质层的第二材料层，所述第一介质层作为光波导结构的下包层；在所述第二材料层的表面形成硬质掩膜层。
24、所述第二材料层的折射率大于所述第一介质层的折射率。
25、步骤二、进行第一次图形化刻蚀，包括：
26、光刻定义出芯层的形成区域。
27、依次对所述硬质掩膜层和所述第二材料层进行刻蚀形成由刻蚀后的所述第二材料层组成的所述芯层；所述芯层的顶部表面覆盖有所述硬质掩膜层，所述芯层外部的所述硬质掩膜层和所述第二材料层都被去除；所述芯层呈条形结构；在所述芯层的条形结构的宽度方向的两侧具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面都沿所述芯层的条形结构的长度方向延伸。
28、步骤三、进行第二次图形化刻蚀，包括：
29、光刻定义出第一沟槽的形成区域，所述第一沟槽的形成区域位于所述芯层的顶部区域。
30、依次对所述硬质掩膜层和所述第二材料层进行刻蚀形成所述第一沟槽；所述第一沟槽具有第三侧面和第四侧面，所述第三侧面和所述第四侧面位于所述第一侧面和所述第二侧面之间，所述第三侧面和所述第四侧面都沿所述芯层的条形结构的长度方向延伸。
31、步骤四、去除所述硬质掩膜层并形成上包层；所述上包层将所述第一沟槽完全填充并延伸所述第一沟槽外的所述芯层的顶部表面以及将所述第一侧面和所述第二侧面包覆。
32、进一步的改进是，步骤一中，所述第一介质层和所述第二材料层由soi衬底提供。
33、所述soi衬底包括底部半导体衬底、介质埋层和顶部半导体层。
34、所述第一介质层由所述介质埋层组成。
35、所述第二材料层由所述顶部半导体层组成。
36、进一步的改进是，所述底部半导体衬底的材料包括硅。
37、所述介质埋层的材料包括氧化层；
38、所述顶部半导体层的材料包括硅。
39、进一步的改进是，所述上包层的材料包括氧化层。
40、进一步的改进是本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光波导结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于：光波导结构形成于SOI衬底上；
3.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于：所述底部半导体衬底的材料包括硅；
4.如权利要求3所述的光波导结构，其特征在于：所述上包层的材料包括氧化层。
5.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于：在所述SOI衬底上形成有多条所述芯层，各所述芯层之间的区域为第二沟槽；所述上包层将所述第二沟槽完全填充。
6.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于：在所述SOI衬底上还形成有光栅耦合器，所述光栅耦合器由所述第二材料层的图形化结构组成，包括多个对所述第二材料层进行刻蚀形成的多个第三沟槽以及多个位于所述第三沟槽之间的所述第二材料层组成的光栅线。
7.如权利要求6所述的光波导结构，其特征在于：所述第一沟槽和所述第三沟槽的工艺结构相同。
8.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于：在宽度方向上，所述第一沟槽位于所述芯层的中间区域。
9.一种光波导结构的制造方法，其特征在于，
10.如权利要求9所述的光波导结构的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述第一介质层和所述第二材料层由SOI衬底提供；
11.如权利要求10所述的光波导结构的制造方法，其特征在于：所述底部半导体衬底的材料包括硅；
12.如权利要求11所述的光波导结构的制造方法，其特征在于：所述上包层的材料包括氧化层。
13.如权利要求12所述的光波导结构的制造方法，其特征在于：所述硬质掩膜层包括由氧化层组成的第一硬质掩膜子层和由氮化硅组成的第二硬质掩膜子层。
14.如权利要求13所述的光波导结构的制造方法，其特征在于，步骤四包括如下分步骤：
15.如权利要求10所述的光波导结构的制造方法，其特征在于：在所述SOI衬底上形成有多条所述芯层，各所述芯层之间的区域为第二沟槽；所述上包层将所述第二沟槽完全填充。
16.如权利要求10所述的光波导结构的制造方法，其特征在于：在所述SOI衬底上还形成有由所述第二材料层的图形化结构组成的光栅耦合器，所述光栅耦合器和所述光波导结构的形成工艺集成在一起，包括：
17.如权利要求9所述的光波导结构的制造方法，其特征在于：在宽度方向上，所述第一沟槽位于所述芯层的中间区域。
...【技术特征摘要】
1.一种光波导结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于：光波导结构形成于soi衬底上；
3.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于：所述底部半导体衬底的材料包括硅；
4.如权利要求3所述的光波导结构，其特征在于：所述上包层的材料包括氧化层。
5.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于：在所述soi衬底上形成有多条所述芯层，各所述芯层之间的区域为第二沟槽；所述上包层将所述第二沟槽完全填充。
6.如权利要求2所述的光波导结构，其特征在于：在所述soi衬底上还形成有光栅耦合器，所述光栅耦合器由所述第二材料层的图形化结构组成，包括多个对所述第二材料层进行刻蚀形成的多个第三沟槽以及多个位于所述第三沟槽之间的所述第二材料层组成的光栅线。
7.如权利要求6所述的光波导结构，其特征在于：所述第一沟槽和所述第三沟槽的工艺结构相同。
8.如权利要求1所述的光波导结构，其特征在于：在宽度方向上，所述第一沟槽位于所述芯层的中间区域。
9.一种光波导结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.如权利要求9所述的光波导...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，贺可强，张磊，陈昊瑜，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。