專利名稱：硅結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種包含由硅襯底上的硅化合 物制成的襯底上結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
作為硅結(jié)構(gòu)的應(yīng)用之一，有平面光波電路(PLC)。在用于獲得 光通信的各種光學(xué)器件中，利用平面光波電路的器件可以利用半導(dǎo)體 電路的制造工藝形成。因此，利用平面光波電路的器件具有更小尺寸、 更高功能和器件的更高集成度的優(yōu)良特征。
通常，利用PLC技術(shù)制造的光波導(dǎo)如下。首先，在硅襯底上形成 下包覆層。接著，形成用于導(dǎo)引光的芯膜。在此，利用設(shè)計(jì)為獲得各 種功能的光掩膜，并且進(jìn)行光刻和干刻以形成所希望布局的芯。之后， 根據(jù)情況，形成其中嵌入芯的回流層。然后，形成上包覆層。
基于芯的布局，由此制造的光波導(dǎo)電路可以具有各種功能，例如 用于耦合或分支多個(gè)波長(zhǎng)的AWG (陣列波導(dǎo)光柵)，用于使輸入光衰 減到所希望量的VOA (可變光學(xué)衰減器)，用于將輸入光輸出至所希 望端口的光學(xué)開(kāi)關(guān)等。光波導(dǎo)本身的光學(xué)特性由插入損失(或傳播損 失)禾BPDL (極化相關(guān)損失)表示。通常，優(yōu)選地為更小。在此，PDL 是光波導(dǎo)的插入損失基于光的極化狀態(tài)而不同的一種現(xiàn)象，且這表示 為TE模式的插入損失和TM模式的插入損失之間的間隔量。光波導(dǎo)的雙 折射非常有助于這種隔離。雙折射意味著光波導(dǎo)取決于方向具有不同 的折射率。產(chǎn)生雙折射的主要原因在于光波導(dǎo)的內(nèi)應(yīng)力(換句話說(shuō)， 用于保持與從外部接收到的應(yīng)力相平衡的應(yīng)力)。
如上所述，光波導(dǎo)通過(guò)襯底上層壓用作包覆層和芯的氧化硅膜制 造。此時(shí)，通常，其工藝需要約100(TC特高溫的加熱工藝。為此，當(dāng) 襯底由硅制成時(shí)，晶片由于沉積的氧化硅膜和襯底之間的熱膨脹系數(shù)
的差異而翹曲，且制造的光波導(dǎo)受到晶片的危險(xiǎn)應(yīng)力。該應(yīng)力涉及PDL。 因此，利用采用各種方法減少應(yīng)力或獲得平衡以便不產(chǎn)生方向性的技 術(shù)。
作為它們中的一種方式，提出了一種使光波導(dǎo)與硅襯底隔開(kāi)的結(jié) 構(gòu)。這是用于使光波導(dǎo)與硅襯底以橋形部分地浮置并減輕襯底的應(yīng)力， 且由此減少PDL的技術(shù)。假定將這種技術(shù)稱為橋結(jié)構(gòu)。
在下文，將描述"熱光移相器"，其可以通過(guò)該橋結(jié)構(gòu)達(dá)到除了 PDL減少效果之外的效果。
在光波導(dǎo)電路中， 一般采用利用TO (熱光)效應(yīng)來(lái)增加功能的方 法。這是正面利用光波導(dǎo)電路的玻璃材料的折射率隨著熱量而改變的 物理現(xiàn)象的技術(shù)。例如，在提供由光波導(dǎo)電路組成的定向耦合器的馬 赫-曾德耳干涉儀中，將輸入光分成以同一長(zhǎng)度傳播并再次耦合的兩束 光。在此，將金屬加熱器放置在一個(gè)波導(dǎo)的上部用于分支的光。為加 熱器提供電能以產(chǎn)生熱量，該熱量會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)引光的相位的改變。通過(guò) 這種設(shè)計(jì)，當(dāng)耦合分支光時(shí)，干涉狀態(tài)根據(jù)通過(guò)光波導(dǎo)所導(dǎo)引的光之 間的相位差而改變，以便可以改變輸出光強(qiáng)度。例如，當(dāng)假定相位差 為光波長(zhǎng)的一半時(shí)，兩個(gè)分支的光在它們耦合時(shí)彼此抵消。由此，輸 出近似為零。而且，當(dāng)假定相位差為零或?yàn)椴ㄩL(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，可以在 其初始狀態(tài)提取輸入光強(qiáng)度。在此，將改變相位的部分稱為熱光移相 器。
通過(guò)使用這些現(xiàn)象，能夠使用馬赫-曾德耳干涉儀作為光學(xué)開(kāi)關(guān)。 而且，由于可以給出光相位差，所以其可以用作連續(xù)相位改變的光學(xué) 衰減器。
為了運(yùn)行由此獲得的光學(xué)器件，將電能提供給加熱器。因此，希
望該運(yùn)轉(zhuǎn)所需的損耗功率較小。通常，移位在光學(xué)通信中具有1550nm 波長(zhǎng)的光到半波長(zhǎng)所需要的電能為約400mW。然而，當(dāng)需要控制40個(gè) 信道時(shí)，需要約16W的電能。該電能很大。因此，通常，電能損耗通過(guò) 與光波導(dǎo)電路相關(guān)的各種思想來(lái)降低。
作為降低在平面光波電路中實(shí)現(xiàn)的熱光移相器的消耗電能的方 案，提出了具有以下結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)。在該結(jié)構(gòu)中，形成溝槽以?shī)A入用 作移相器的光波導(dǎo)的一部分。該溝槽填充有空氣或?qū)⑵涑槌烧婵?。?而，氣體的導(dǎo)熱率顯著小于用于包覆層的氧化硅膜的導(dǎo)熱率。由此， 可以防止將由加熱器產(chǎn)生的熱量傳遞到包覆層中。因此，消耗的電能 可以很小。將這種結(jié)構(gòu)稱為脊結(jié)構(gòu)。而且，僅將夾在溝槽之間的光波 導(dǎo)部分稱為脊。
通常，通過(guò)以下制造方法獲得具有脊結(jié)構(gòu)的熱光移相器。在上述 形成光波導(dǎo)之后，利用濺射設(shè)備或蒸發(fā)設(shè)備在上包覆層上形成用作加 熱器的金屬膜。然后，利用其中使用光掩膜的光刻和碾磨設(shè)備，形成 所希望布局的加熱器。隨后，與形成該芯的步驟相似，使用干刻設(shè)備 在所希望位置形成溝槽。此時(shí)，以這種方式使得加熱器不被干刻破壞， 需要加熱器受到抗蝕劑的充分保護(hù)。
在脊結(jié)構(gòu)中，通常使用以下方法提高熱效率。(l)盡可能厚地形 成光波導(dǎo)的下包覆層。由此，增加了芯和硅襯底之間的熱阻，其能抑 制熱量傳遞到硅襯底中。(2)盡可能薄地形成光波導(dǎo)的上包覆層。由 此，降低芯和加熱器之間的熱阻，其提高了熱光效應(yīng)的效率。(3)另 外，去除了光波導(dǎo)兩側(cè)上的玻璃膜，以由此形成脊形狀。而且，將脊 的寬度制作得盡可能的薄。當(dāng)光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)是脊形時(shí)，熱量主要通過(guò) 脊從加熱器傳遞到硅襯底。由此，當(dāng)脊的寬度制作得較窄時(shí)，脊和硅 襯底之間的結(jié)面積制作得較小，由此抑制了熱擴(kuò)散。
然而，由于以下原因，這些方法分別有限制。(1)當(dāng)下包覆層制 作得過(guò)厚時(shí)，施加到該膜上的應(yīng)力變強(qiáng)，其可能會(huì)增加光波導(dǎo)的PDL。
而且，隨著下包覆層變厚，制造步驟的時(shí)間變長(zhǎng)。(2)當(dāng)上包覆層制
作得過(guò)薄時(shí)，光被加熱器的金屬吸收。由此，增加了光波導(dǎo)的損失。
(3)當(dāng)脊寬度制作得過(guò)窄時(shí)，光感受到脊側(cè)壁的粗糙度，且會(huì)增加由 散射造成的損失。
因此，除了脊結(jié)構(gòu)之外，進(jìn)一步降低消耗功率的方法是采用在開(kāi) 始所描述的橋結(jié)構(gòu)。如上所述，在橋結(jié)構(gòu)中，光波導(dǎo)與硅襯底隔開(kāi)且 以橋形浮置。在已包含脊結(jié)構(gòu)的熱移相器的情況下，這可通過(guò)將脊從 硅襯底分開(kāi)獲得。與脊結(jié)構(gòu)抑制到包覆層中的熱擴(kuò)散的事實(shí)相似，橋 結(jié)構(gòu)能抑制熱擴(kuò)散到硅襯底中。由此，達(dá)到了電能消耗大大降低的效 果。而且，如上所述，由于由光波導(dǎo)膜和襯底之間的線性膨脹系數(shù)差 產(chǎn)生的襯底應(yīng)力的減緩，橋結(jié)構(gòu)具有PDL損失的特征。為此，熱光移相 器中的橋結(jié)構(gòu)的采用提供了較小的消耗功率和較低的PDL兩大效果。在 下文，再次將這種結(jié)構(gòu)稱為橋結(jié)構(gòu)。而且，將以橋形浮置的波導(dǎo)部分 稱為橋。
該橋結(jié)構(gòu)可以通過(guò)使用犧牲層蝕刻技術(shù)也就是公知的MEMS (微 電機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)獲得。這是日本專利申請(qǐng)公布(JP-P2004-37534A) 中公開(kāi)的一種方法，預(yù)先在襯底上沉積犧牲層，且最后僅各向同性蝕 刻該層。該方法是通過(guò)氫氟酸蝕刻來(lái)達(dá)到，其中使用硅襯底并且使用 PSG(磷硅酸鹽玻璃)作為犧牲層。當(dāng)氧化硅膜摻有雜質(zhì)磷時(shí)，其具有 相對(duì)于氫氟酸快的蝕刻率。由此，可以僅選擇性地蝕刻PSG。
該方法具有不需要專用設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。然而，在下包覆層和硅襯底 之間必須形成用作犧牲層的籽晶膜。該方法的目的在于不僅僅增加膜 形成步驟，而且在于層壓在犧牲層上的氧化硅膜，其中，在犧牲層中， 必須調(diào)節(jié)適合用作波導(dǎo)的折射率和軟化溫度，同時(shí)蝕刻選擇率對(duì)于犧
牲層保持較高。這意味著在整個(gè)制造工藝中嚴(yán)重剝奪了設(shè)計(jì)自由。而 且，除犧牲層膜之外，氟化氫會(huì)或多或少地蝕刻的氧化硅膜。因此， 光波導(dǎo)需要在沒(méi)有任何的損傷的情況下的設(shè)計(jì)及制造它的技術(shù)。
以該方式，作為一種替代方法，有蝕刻硅襯底的方法。在該情況 下，不需要犧牲層，其可以在對(duì)用于制造光波導(dǎo)所建立的工藝的現(xiàn)有
技術(shù)沒(méi)有任何影響的情況下獲得橋結(jié)構(gòu)。在由A. Sugita等人在Tmns. IEICE第E73 ( 1990 ) 巻第105-109中的 "Bridge-Suspended Silica-Waveguide Thermo-Optic Phase Shifter and Its Application to Mach-Zehnder Type Optical Switch(懸橋硅基波導(dǎo)熱光移相器及其在馬 赫-曾德耳型光開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用)"中公布了這種方法。
盡管在非專利文獻(xiàn)l中公開(kāi)了，但通常獲得硅襯底的蝕刻以便在形 成脊結(jié)構(gòu)之后，將硅暴露到蝕刻氣體或溶液。上述論文僅提到通過(guò)干 刻法蝕刻硅襯底的事實(shí)。然而，可以使用氟化氤氣體對(duì)硅襯底進(jìn)行各 向同性蝕刻。
結(jié)合前面的說(shuō)明，日本特開(kāi)專利申請(qǐng)(JP-A特開(kāi)10-506756)公開(kāi)
了涉及一種諧振微腔的發(fā)明。諧振微腔具有平面循環(huán)介質(zhì)波導(dǎo)和循環(huán) 介質(zhì)波導(dǎo)內(nèi)的缺陷。在諧振微腔中，在缺陷周圍加強(qiáng)了在波導(dǎo)內(nèi)側(cè)產(chǎn) 生的發(fā)射的空間限制。
而且，日本專利申請(qǐng)公布(JP-P2001-521180A)公開(kāi)了涉及一種 光學(xué)集成電路的發(fā)明。日本專利申請(qǐng)公布(JP-P2001-521180A)中的光
學(xué)集成電路形成于硅層內(nèi)側(cè)且支撐在襯底上。在此，硅層的一部分設(shè) 置在襯底的凹面內(nèi)且與襯底基本熱隔離。而且，提供了溫度控制器用 于控制在硅層的此部分上或其上面提供的元件的溫度。
而且，日本專利申請(qǐng)公布(JP-P2004-29359A)公開(kāi)了涉及一種光 學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的發(fā)明。在根據(jù)日本專利申請(qǐng)公布(JP-P2004-29359A)的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，光波導(dǎo)嵌入在半導(dǎo)體襯底中。而且，以包含橫梁和溝 槽的溝槽結(jié)構(gòu)為特征的一個(gè)部件包含在沿著光波導(dǎo)的縱向方向的外 圍。
而且，日本專利申請(qǐng)公布(JP-P2004-133130A)涉及一種光學(xué)電
路。該光學(xué)電路具有硅襯底、光波導(dǎo)層和溫度控制器。在此，光波導(dǎo) 層具有形成于硅襯底上的芯和包覆層。在光波導(dǎo)層上形成溫度控制器
以局部和可變地控制一部分芯的溫度。在光波導(dǎo)層的兩側(cè)之間夾入溫 度控制器的形成部分，沿著從光波導(dǎo)層表面到硅襯底表面的芯的縱向 方向去除位于穿過(guò)芯的間隔的區(qū)域。在硅襯底表面部分形成截面為矩 形的凹面，所述硅襯底表面部分包括與從光波導(dǎo)層去除的部分的下部 相對(duì)的整個(gè)區(qū)域。硅襯底的表面產(chǎn)生了硅(100)晶面。在凹面上，沿 著芯縱向方向形成的一側(cè)產(chǎn)生了近似垂直于硅襯底表面的硅(100)晶 面。凹面的底面產(chǎn)生了近似平行于硅襯底表面的硅(100)晶面。
然而，與犧牲層蝕刻類似，不僅在如上所述蝕刻硅襯底的方法中， 而且在通過(guò)蝕刻的橋結(jié)構(gòu)制造中，都存在嚴(yán)重問(wèn)題。例如，在非專利 文獻(xiàn)l所描述的方法中，直接位于光波導(dǎo)下面的硅襯底從之間夾入了脊 的兩個(gè)方向以相同的速度前進(jìn)。當(dāng)繼續(xù)蝕刻硅襯底時(shí)，如圖10A所示， 結(jié)果光波導(dǎo)與硅襯底隔開(kāi)。然而，應(yīng)注意同時(shí)立即隔開(kāi)光波導(dǎo)的整個(gè) 長(zhǎng)度的事實(shí)。通常，對(duì)光波導(dǎo)的膜進(jìn)行約800和130(TC之間的高溫處理。 由此，由于硅襯底和光波導(dǎo)的硅石薄膜之間的熱膨脹系數(shù)差引起的熱 應(yīng)力使得晶片大部分被纏繞。簡(jiǎn)而言之，硅石薄膜受到來(lái)自硅襯底的 強(qiáng)應(yīng)力，且兩者彼此平衡。由此，在這里，當(dāng)瞬時(shí)釋放來(lái)自硅襯底的 應(yīng)力時(shí)，存在橋被破壞的情況。
當(dāng)然應(yīng)當(dāng)注意，解決這些問(wèn)題的橋結(jié)構(gòu)不限于光波導(dǎo)電路，且代 替通過(guò)犧牲層蝕刻的橋結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用到不同領(lǐng)域，例如，MEMS領(lǐng)域 的懸臂的制造等。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種易于制造的硅結(jié)構(gòu)及其制造方法。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中，硅結(jié)構(gòu)的制造方法，包括在處 理層上形成襯底上結(jié)構(gòu)以在平行于處理層的平面上具有連續(xù)改變的寬 度；以及通過(guò)各向同性蝕刻，逐漸去除硅襯底上的處理層的目標(biāo)部分， 該硅襯底直接位于襯底上結(jié)構(gòu)的下面。處理層可以是硅襯底的表面層， 或形成于硅襯底上的犧牲層。
在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式中，硅結(jié)構(gòu)包括作為硅襯底的 一部分或形成于硅襯底上的處理層；和形成在處理層上的襯底上結(jié)構(gòu)。 襯底上結(jié)構(gòu)包括硅化合物膜。襯底上結(jié)構(gòu)包括配置以支撐直接在襯底 上結(jié)構(gòu)下面的處理層的目標(biāo)部分的支撐柱，且襯底上結(jié)構(gòu)具有寬度連 續(xù)變化的部分。
根據(jù)具有橋結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)及其制造方法，在設(shè)計(jì)時(shí)連續(xù)改變橋結(jié) 構(gòu)的寬度(或襯底結(jié)構(gòu))之后，可進(jìn)行蝕刻工藝，由此使其易于制造。 而且，橋結(jié)構(gòu)(或襯底結(jié)構(gòu))與硅襯底逐漸隔開(kāi)。由此，其在制造時(shí) 很難被損傷。


從以下結(jié)合附圖的對(duì)特定示例性實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的上述 和其它目的、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加明顯，其中
圖1A和1B示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有橋結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的制造方 法的平面圖和透視圖2A和2B示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的具有橋結(jié) 構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的制造方法的平面圖和透視圖3A至3D示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的硅結(jié)構(gòu)的 截面圖4示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的硅結(jié)構(gòu)的另一示例的平面
圖5示出了根據(jù)第一示例性實(shí)施方式的硅結(jié)構(gòu)的另一示例的平面
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施方式的具有橋結(jié)構(gòu)的硅 結(jié)構(gòu)的制造方法的平面圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施方式的馬赫-曾德耳干涉儀的 平面圖8A和8B示出了根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實(shí)施方式的具有橋結(jié) 構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的制造方法的平面圖和透視圖9A至9D示出了根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實(shí)施方式的具有橋結(jié) 構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的截面圖10A和10B示出了根據(jù)第四示例性實(shí)施方式的具有橋結(jié)構(gòu)的硅 結(jié)構(gòu)的制造方法的平面圖和透視圖；以及
圖11A至11D示出了根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實(shí)施方式的具有橋 結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的硅結(jié)構(gòu)。
在描述本發(fā)明之前，將說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)中提供了橋結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)。
圖1A和1B分別示出了現(xiàn)有技術(shù)中形成具有橋結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的方 法的平面圖和透視圖?，F(xiàn)有技術(shù)中的硅結(jié)構(gòu)具有兩層結(jié)構(gòu)。下層是硅 襯底2，上層是襯底上結(jié)構(gòu)3。在此，作為一個(gè)示例，將說(shuō)明襯底上結(jié) 構(gòu)3包括氧化硅膜的情況。應(yīng)注意，光波導(dǎo)l穿過(guò)襯底上結(jié)構(gòu)的中心， 且該硅結(jié)構(gòu)用作光波導(dǎo)電路。
光波導(dǎo)l由包覆層和芯形成，且該芯由摻有諸如磷的元素作為雜質(zhì) 的氧化硅膜，即，摻雜的氧化硅膜，制成。作為摻雜的氧化硅膜，磷 玻璃作為示例。光波導(dǎo)l中的芯和包覆層的折射率不同。在下文中，將 說(shuō)明光波導(dǎo)l中的芯和芯周圍的包覆層。
襯底上結(jié)構(gòu)3放置在溝槽部分之間，其中露出硅襯底2。將其中在 硅襯底2上未形成氧化硅膜的溝槽部分稱為絕熱溝槽7。當(dāng)將加熱器放 置在光波導(dǎo)l上時(shí)，形成該溝槽部分以通過(guò)絕熱效應(yīng)提高熱效率。
首先，在硅襯底l上形成作為襯底上結(jié)構(gòu)的一個(gè)部件的光波導(dǎo)l。 在硅襯底2上形成氧化硅膜3。之后將該層作為下包覆層。隨后，在下 包覆層上以線形形成芯l。芯l的形狀本身成為光波導(dǎo)l的形狀。由芯l 拉出的線屬于平行于硅襯底l的表面的平面。然而，其可以是直線或曲 線。應(yīng)注意，如上所述，芯l由折射率不同于下包覆層的氧化硅膜制成。 最后，在下包覆層和芯l上形成氧化硅膜。將該層作為上包覆層。因此， 芯l由下包覆層和上包覆層包圍。芯l的整個(gè)側(cè)面與下包覆層或上包覆 層接觸。由此，襯底上結(jié)構(gòu)可以用作光波導(dǎo)。
在此，在襯底上結(jié)構(gòu)3中的光波導(dǎo)的兩側(cè)上形成絕熱溝槽7。為此， 使用第一蝕刻工藝，以便盡可能地不去除硅襯底2，但去除氧化硅膜。 此時(shí)，需要通過(guò)蝕刻在形成隔熱溝槽7之后保留的襯底上的結(jié)構(gòu)的形狀 包括芯l。在該情況下，希望蝕刻的襯底上結(jié)構(gòu)3呈現(xiàn)出沿著由芯1繪制 的線的形狀，或者屬于平行于硅襯底2的表面的平面的預(yù)定線。
完成對(duì)應(yīng)于絕熱溝槽7的部分的去除之后，襯底上結(jié)構(gòu)3為所要設(shè) 計(jì)的形狀，然后對(duì)硅襯底2進(jìn)行第二蝕刻。與第一蝕刻相反，希望該第 二蝕刻去除硅襯底2且盡可能不去除氧化硅膜。而且，為了去除直接在 襯底上結(jié)構(gòu)3下面的硅襯底2的一部分，希望第二蝕刻是各向同性蝕刻。
當(dāng)對(duì)圖1A和1B中所示的硅結(jié)構(gòu)進(jìn)行蝕刻工藝時(shí)，逐漸去除硅襯底 2。此時(shí)，由氧化硅膜制成的襯底上結(jié)構(gòu)3基本沒(méi)有受到蝕刻的影響。 由此，起初在開(kāi)始蝕刻工藝時(shí)，在硅襯底2中僅去除絕熱溝槽7中露出
的表面。在下一時(shí)刻，直接在襯底上結(jié)構(gòu)3下面的部分從其一側(cè)開(kāi)始被 去除。以這種方式，該蝕刻從絕熱溝槽7的上部到其下部進(jìn)行。直接在
襯底上結(jié)構(gòu)3下面的部分中，從襯底上結(jié)構(gòu)3的一側(cè)蝕刻到圖1A的箭頭
方向上。
在去除直接在襯底上結(jié)構(gòu)3下面的硅襯底2部分之后形成間隔，以 連接左側(cè)和右側(cè)的溝槽7。由此，使襯底上結(jié)構(gòu)3與在其部分中的硅襯 底2隔開(kāi)。以該方式，襯底上結(jié)構(gòu)3可以具有橋結(jié)構(gòu)以浮置在硅襯底2上。 此時(shí)，直接在襯底上結(jié)構(gòu)3下面的硅襯底2的部分中，在整個(gè)區(qū)域中以 相同的速率從波導(dǎo)l的兩側(cè)進(jìn)行蝕刻。由此，在同一時(shí)刻，直接在襯底 上結(jié)構(gòu)3下面的襯底2部分中形成凹槽部分。即，夾入溝槽7的襯底上結(jié) 構(gòu)3的一部分立即被硅襯底2隔開(kāi)。此時(shí)，存在由于施加在襯底上結(jié)構(gòu)3 上的應(yīng)力而導(dǎo)致在襯底上結(jié)構(gòu)3中產(chǎn)生損傷的情況。
圖2A和2B示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式的具有橋結(jié) 構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的制造方法的平面圖和透視圖。與圖1A和1B中所示的現(xiàn)有 技術(shù)的區(qū)別主要在于襯底上結(jié)構(gòu)3的形狀。具體地，襯底上結(jié)構(gòu)3的寬 度形成為連續(xù)改變。希望涉及襯底上結(jié)構(gòu)3的形狀的條件在整個(gè)地設(shè)計(jì) 硅結(jié)構(gòu)時(shí)確定。
當(dāng)?shù)谝皇纠詫?shí)施方式中的硅結(jié)構(gòu)受到蝕刻工藝時(shí)，直接在襯底 上結(jié)構(gòu)3下面的硅襯底2的部分中在圖2A的箭頭方向上進(jìn)行蝕刻。在圖 2A中，在襯底上結(jié)構(gòu)3中，首先橋接在與硅襯底2的表面平行的平面上 具有最窄寬度的A部分。也就是說(shuō)，在去除了直接在襯底上結(jié)構(gòu)3下面 的襯底2的部分之后，A部分首先作為去除部分6出現(xiàn)。之后，去除部 分6沿著光波導(dǎo)1增長(zhǎng)。
圖3A至3D示出了根據(jù)該示例性實(shí)施方式的具有橋結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu) 的制造方法的截面圖。圖3A至3D每個(gè)的左、中和右部分分別是沿著圖
2A中的線C-C'、 B-B'和A-A'隨著蝕刻工藝進(jìn)行一段時(shí)間的硅結(jié)構(gòu)的截面圖。
隨著蝕刻工藝的進(jìn)行，從與蝕刻劑接觸的表面逐漸一點(diǎn)點(diǎn)地去除 其表面層為處理層的硅襯底2。此時(shí)，由于在存在襯底上結(jié)構(gòu)2的部分 中干擾了硅襯底2和蝕刻劑之間的反應(yīng)，所以延遲了直接在襯底上結(jié)構(gòu) 3下面的部分中，作為處理層的硅襯底2的表面層的去除。然而，最后 去除直接在襯底上結(jié)構(gòu)3下面的硅襯底2部分，由此在襯底上結(jié)構(gòu)3和硅 襯底2之間產(chǎn)生了間隔6。將該間隔6稱為去除部分6。直接在去除部分6 上方的襯底上結(jié)構(gòu)3與硅襯底2隔開(kāi)且實(shí)現(xiàn)為橋結(jié)構(gòu)。
具體地，如沿線C-CT的截面圖所示，隨著襯底上結(jié)構(gòu)3的寬度變寬， 直接在其下面的硅襯底2部分的去除變遲。相反，如沿線A-A'的截面圖 所示，隨著襯底上結(jié)構(gòu)3的寬度變窄，直接在其下面的硅襯底2部分的 去除變?cè)?。?yīng)注意，通過(guò)在預(yù)定的時(shí)刻結(jié)束蝕刻來(lái)調(diào)節(jié)蝕刻工藝的時(shí) 間，且可以在蝕刻之后調(diào)節(jié)去除部分6的尺寸。
圖4和5示出了該示例性實(shí)施方式中的襯底上結(jié)構(gòu)3的寬度連續(xù)改 變的形狀的另一示例的平面圖。除了圖2A所示的曲線之外，甚至允許 例如折線的形狀。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施方式的襯底上結(jié)構(gòu)3的形狀 的平面圖。與第一示例性實(shí)施方式相似，襯底上結(jié)構(gòu)3的寬度連續(xù)變化。 而且，將寬度寬的部分放置在其中間。在預(yù)定的時(shí)間完成蝕刻工藝， 以便直接在襯底上結(jié)構(gòu)3下面的硅襯底2部分可以在完成蝕刻之后留 下，如圖3A至3D中沿線C-C'的截面圖所示。
作為該應(yīng)用，甚至在襯底上結(jié)構(gòu)3與硅襯底2隔開(kāi)之后，也能夠在 一些部分提供支撐柱5。尤其是，當(dāng)橋結(jié)構(gòu)的襯底上結(jié)構(gòu)3相對(duì)拉長(zhǎng)時(shí)，
其由支撐柱5支撐。由此，能夠達(dá)到襯底上結(jié)構(gòu)3的強(qiáng)度增強(qiáng)的效果。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施方式作為硅結(jié)構(gòu)的熱光
移相器的平面圖。該示例性實(shí)施方式中的熱光移相器包含第一示例性
實(shí)施方式的圖2A和2B中的光波導(dǎo)電路和形成于光波導(dǎo)上的兩個(gè)加熱器 4。
由于加熱器4加熱光波導(dǎo)1，所以通過(guò)熱光效應(yīng)改變光波導(dǎo)l的折射 率。利用該現(xiàn)象，可以產(chǎn)生穿過(guò)兩個(gè)光波導(dǎo)的光之間的相位差。以該 方式，例如，作為馬赫-曾德耳干涉儀，可以使用圖7中的熱光移相器。
圖10A和10B示出了根據(jù)本發(fā)明的第四示例性實(shí)施方式的具有橋 結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的制造方法的平面圖和透視圖。與第一示例性實(shí)施方式 中的圖2A和2B的區(qū)別僅在于存在形成于硅襯底2上的作為處理層的犧 牲層8。也就是說(shuō)，在第一示例性實(shí)施方式中，通過(guò)橋接各向同性蝕刻 去除作為處理層的硅襯底2的表面層。然而，在該示例性實(shí)施方式中， 代替它，通過(guò)各向同性蝕刻去除作為處理層的犧牲層8的一部分。
這里，在橋接各向同性蝕刻中，僅去除犧牲層8，且希望盡可能地 不去除硅襯底2和襯底上結(jié)構(gòu)3。為此，作為一個(gè)示例，在硅襯底2上形 成由PSG (添加磷的硅石玻璃)制成的犧牲層8，且在其上形成襯底上 結(jié)構(gòu)3 (添加硼和磷的硅石玻璃)。而且，當(dāng)將利用BHF (緩沖的氟化 酸)溶液的濕蝕刻法用于橋接各向同性蝕刻時(shí)，可以去除犧牲層8而沒(méi) 有對(duì)襯底上結(jié)構(gòu)3的產(chǎn)生任何劣化。
圖11A至11D示出了根據(jù)該示例性實(shí)施方式的具有橋結(jié)構(gòu)的硅結(jié) 構(gòu)的制造方法的截面圖。與第一示例性實(shí)施方式中的圖3A至3D相似， 左、中和右分別是隨著蝕刻工藝進(jìn)行一段時(shí)間，圖10A至10D中線C-C'、
線B-B'和線A-A'的硅結(jié)構(gòu)的截面圖。
應(yīng)注意，在該示例性實(shí)施方式中，通過(guò)第一蝕刻形成絕熱溝槽7 以便形成襯底上結(jié)構(gòu)3的形狀。類似地蝕刻犧牲層8。然而，如后所述， 取決于襯底上結(jié)構(gòu)3和犧牲層8各自的材料的組合及第一蝕刻中所使用 的蝕刻劑僅蝕刻襯底上結(jié)構(gòu)3。
該示例性實(shí)施方式中的圖11A至11D和第一示例性實(shí)施方式中的 圖3A至3D之間的區(qū)別僅在于存在犧牲層8。也就是說(shuō)，在第一示例性實(shí) 施方式中的圖3A至3D中，通過(guò)橋接各向同性蝕刻去除硅襯底2的一部 分。然而，在該示例性實(shí)施方式中的圖11A至11D中，通過(guò)橋接各向同 性蝕刻去除在硅襯底2和襯底上結(jié)構(gòu)3之間形成的犧牲層8。此時(shí)，如上 所述，重要的是僅選擇性地蝕刻犧牲層8且盡可能地不去除襯底上結(jié)構(gòu) 3。
而且，犧牲層8開(kāi)始被從與面向絕熱溝槽7的蝕刻劑接觸的部分去 除。因此，犧牲層8的蝕刻從兩個(gè)寬度方向進(jìn)行。把通過(guò)從兩個(gè)寬度方 向的蝕刻去除犧牲層8的一部分稱為去除部分6。產(chǎn)生去除部分6的時(shí)間 是不同的，這取決于犧牲層8的初始寬度。例如，在圖11D中，優(yōu)選地， 沿線A-A'截面圖去除犧牲層8。然而，犧牲層8仍保留在沿線C-C'的截面 圖中。當(dāng)此時(shí)完成橋接蝕刻時(shí)，將剩余的犧牲層8稱為用于支撐襯底上 結(jié)構(gòu)3的支撐柱5。
而且，當(dāng)將襯底上結(jié)構(gòu)3的寬度設(shè)計(jì)為連續(xù)變化時(shí)，襯底上結(jié)構(gòu)3 與硅襯底2隔開(kāi)時(shí)的時(shí)間連續(xù)變化。因此，襯底上結(jié)構(gòu)3與硅襯底2的隔 開(kāi)逐漸進(jìn)行。這個(gè)事實(shí)意味著襯底上結(jié)構(gòu)3改變以具有橋結(jié)構(gòu)時(shí)所受到 的應(yīng)力被分散且會(huì)傳遞很長(zhǎng)時(shí)間。由此，達(dá)到了襯底上結(jié)構(gòu)3出現(xiàn)損傷 的幾率大大降低的效果。
通過(guò)將該示例性實(shí)施方式應(yīng)用到第二示例性實(shí)施方式，可以利用犧牲層蝕刻的方法制造光波導(dǎo)電路。而且，當(dāng)將該示例性實(shí)施方式應(yīng) 用到第三示例性實(shí)施方式時(shí)，可以利用犧牲層蝕刻的方法制造熱光移 相器。然而，在該情況下，必需利用足夠的抗蝕劑保護(hù)加熱器4不受蝕 刻劑的影響。
[第五示例性實(shí)施方式〗
圖8A和8B分別示出了根據(jù)本發(fā)明的第五示例性實(shí)施方式具有橋 結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的制造方法的平面圖和透視圖。與第四示例性實(shí)施方式 類似，該示例性實(shí)施方式中的圖8A和8B與第一示例性實(shí)施方式中的圖 2A、 2B之間的區(qū)別僅在于，存在形成于硅襯底2上的犧牲層8。也就是 說(shuō)，在第一示例性實(shí)施方式中，通過(guò)橋接各向同性蝕刻去除硅襯底2的 一部分。然而，在該示例性實(shí)施方式中，代替它，通過(guò)各向同性蝕刻 去除犧牲層8的一部分。
而且，該示例性實(shí)施方式中的圖8A和8B與第四示例性實(shí)施方式中 的圖10A和10B之間的區(qū)別僅在于犧牲層8的形狀。也就是說(shuō)，在第四示 例性實(shí)施方式中，絕熱溝槽7形成在犧牲層8上且具有與襯底上結(jié)構(gòu)3相 似的形狀。然而，在該示例性實(shí)施方式中，絕熱溝槽7沒(méi)有形成于犧牲 層8上。這是在通過(guò)第一蝕刻形成絕熱溝槽7時(shí)沒(méi)有蝕刻犧牲層8以便形 成襯底上結(jié)構(gòu)的形狀的情況，如上所述。
圖9A至9D示出了根據(jù)該示例性實(shí)施方式具有橋結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)的 制造方法的截面圖。與第一示例性實(shí)施方式中的圖3A至3D類似，左、 中和右分別是隨著蝕刻工藝的進(jìn)行一段時(shí)間，沿著圖8A中的線C-C'、 線B-B'和線A-A'的硅結(jié)構(gòu)的截面圖。
該示例性實(shí)施方式中的圖9A至9D與第四示例性實(shí)施方式中的圖 11A至11D之間的區(qū)別僅在于犧牲層8的形狀。也就是說(shuō)，在第四示例性 實(shí)施方式中的圖11A至11D中，蝕刻從犧牲層的左右兩側(cè)進(jìn)行。然而， 在該示例性實(shí)施方式中的圖9A至9D中，該蝕刻從與蝕刻劑接觸的犧牲
層8的表面開(kāi)始。這正好類似于第一示例性實(shí)施方式中的圖3A至3D。之 間的區(qū)別存在于，直接在襯底上結(jié)構(gòu)3下面的部分是犧牲層8還是硅襯 底2。
當(dāng)將該示例性實(shí)施方式應(yīng)用到第二示例性實(shí)施方式時(shí)，可以利用 犧牲層蝕刻的方法制造光波導(dǎo)電路。而且，當(dāng)將該示例性實(shí)施方式應(yīng) 用到第三示例性實(shí)施方式時(shí)，可以利用犧牲層蝕刻的方法制造熱光移 相器。然而，在該情況下，需要通過(guò)使用足夠的抗蝕劑保護(hù)加熱器4使 其不受蝕刻劑的影響。
下面將說(shuō)明與本發(fā)明中的所有示例性實(shí)施方式共同的注意項(xiàng)目。
首先，當(dāng)僅考慮熱效率時(shí)，展寬襯底上結(jié)構(gòu)的寬度變得不利。然 而，如果當(dāng)橋接襯底上結(jié)構(gòu)時(shí)抑制損傷是重要的，則本發(fā)明是非常有 利的。
迄今，作為前提說(shuō)明了使用液體蝕刻劑作為各向同性蝕刻的各向 同性濕蝕刻法。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用到其中使用諸如XeF2 (二氟 化氙)的氣體蝕刻劑的各向同性氣體蝕刻。
而且，己說(shuō)明了形成襯底上結(jié)構(gòu)作為氧化硅膜的情況。然而，如 果對(duì)蝕刻工藝沒(méi)有影響，則可使用其它材料。作為具體示例，硅化合 物可包括氧化硅、氮化硅和碳化硅。在該情況下，應(yīng)注意本發(fā)明中所 用的兩種類型的蝕刻的選擇。
而且，該示例性實(shí)施方式是本發(fā)明的硅結(jié)構(gòu)的一個(gè)應(yīng)用示例。可 應(yīng)用領(lǐng)域不限于光波導(dǎo)電路或熱光移相器。具體地，其可以應(yīng)用到 MEMS領(lǐng)域。
最后，如果再次概括根據(jù)本發(fā)明的硅結(jié)構(gòu)的制造方法，則在第一
至第三示例性實(shí)施方式中直接在硅襯底2上形成硅化合物膜，且在第四 或第五示例性實(shí)施方式中直接在硅襯底2上形成犧牲層8以及在犧牲層
8上形成硅化合物膜。通過(guò)第一蝕刻去除硅化合物膜的一部分，且形成 絕熱溝槽7。此時(shí)，在第一至第三示例性實(shí)施方式或第五示例性實(shí)施方
式中，僅去除了硅化合物膜。然而，在第四示例性實(shí)施方式中，除了 硅化合物膜之外，還去除了犧牲層。
以該方式，將硅化合物膜轉(zhuǎn)換為襯底上結(jié)構(gòu)3。然而，重要的是形 狀的寬度連續(xù)變化。在開(kāi)始第一蝕刻之前自然必須設(shè)計(jì)該形狀。而且， 在第二至第五示例性實(shí)施方式中，襯底上結(jié)構(gòu)3設(shè)計(jì)為包括沿畫出的線 的芯1的一部分以便襯底上結(jié)構(gòu)3用作光波導(dǎo)。
之后，進(jìn)行第二蝕刻用于制造具有橋結(jié)構(gòu)的襯底上結(jié)構(gòu)3。此時(shí)， 較早地去除對(duì)應(yīng)于襯底上結(jié)構(gòu)3的窄寬度部分的部分，也就是，第一至 第三示例性實(shí)施方式中的硅襯底2，或者第四或第五示例性實(shí)施方式中 的犧牲層8。當(dāng)通過(guò)第二蝕刻在襯底上結(jié)構(gòu)3和硅襯底2之間產(chǎn)生間隔 時(shí)，該間隔用作隔開(kāi)二者的去除部分6。
在這里，當(dāng)注意與第二蝕刻的進(jìn)行相關(guān)的除部分6時(shí)，襯底上結(jié)構(gòu) 3的去除部分6逐漸從最窄部分增長(zhǎng)到較寬部分。也就是說(shuō)，去除部分6 的長(zhǎng)度沿著襯底上結(jié)構(gòu)3的縱向方向逐漸增長(zhǎng)。由于襯底上結(jié)構(gòu)3逐漸 與硅襯底2隔開(kāi)以便產(chǎn)生橋結(jié)構(gòu)，所以在橋結(jié)構(gòu)形成時(shí)其很難受到損 傷。
應(yīng)注意，由于可調(diào)節(jié)完成第二蝕刻時(shí)的時(shí)間，所以在第一至第三 示例性實(shí)施方式中可以有意使硅襯底2留在襯底上結(jié)構(gòu)3的寬度寬的部 分中，且在第四或第五示例性實(shí)施方式中可以有意使?fàn)奚鼘?留在襯底 上結(jié)構(gòu)3的寬度寬的部分中。殘留物用作支撐襯底上結(jié)構(gòu)3的支撐柱5。
雖然已參考其中示例性實(shí)施方式特別示出和說(shuō)明了本發(fā)明，但本
發(fā)明不限于這些示例性實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫 離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行形式和 細(xì)節(jié)的多種改變。
權(quán)利要求
1.一種硅結(jié)構(gòu)的制造方法，包括在硅襯底上形成襯底上結(jié)構(gòu)以具有連續(xù)變化的寬度；以及通過(guò)各向同性蝕刻，逐漸去除直接位于所述襯底上結(jié)構(gòu)的下面的所述硅襯底的目標(biāo)部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述形成襯底上結(jié)構(gòu)包括 設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿預(yù)定線形成的部分，所述預(yù)定線屬于平行于所述硅襯底表面的平面；設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿所述預(yù)定線連續(xù)變化的寬度； 在所述硅襯底上形成硅化合物膜；以及利用各向同性蝕刻去除所述硅化合物膜的一部分以形成所述襯底 上結(jié)構(gòu)，從而具有在所述設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)中所設(shè)計(jì)的形狀，并具 有沿預(yù)定線形成的部分，同時(shí)留下所述硅襯底。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述逐漸去除包括 對(duì)所述硅襯底及所述氧化硅膜執(zhí)行所述各向同性蝕刻； 利用所述各向同性蝕刻去除與所述襯底上結(jié)構(gòu)的較窄寬度部分相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)部分以形成去除部分；在所述襯底上結(jié)構(gòu)的縱向方向上逐漸增加所述去除部分；以及 在預(yù)定時(shí)間結(jié)束所述各向同性蝕刻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述逐漸去除還包括 在所述各向同性蝕刻結(jié)束之后，留下與所述襯底上結(jié)構(gòu)的較寬的寬度部分相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)部分以形成用于支撐所述襯底上結(jié)構(gòu)的支 撐柱。
5. —種光波導(dǎo)的制造方法，包括在硅襯底上形成襯底上結(jié)構(gòu)以具有連續(xù)變化的寬度；以及通過(guò)各向同性蝕刻逐漸去除直接位于所述襯底上結(jié)構(gòu)下面的所述 硅襯底的目標(biāo)部分；其中，所述形成襯底上結(jié)構(gòu)包括設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿預(yù)定線形成的部分，所述預(yù)定線屬 于與所述硅襯底表面平行的平面；設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿所述預(yù)定線連續(xù)變化的寬度； 在所述硅襯底上形成硅化合物膜；以及通過(guò)所述各向同性蝕刻去除所述硅化合物膜的一部分以形成所述 襯底上結(jié)構(gòu)，從而具有在所述設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)中所設(shè)計(jì)的形狀， 并具有沿預(yù)定線形成的部分，同時(shí)留下所述硅襯底，其中，所述形成硅化合物膜包括 利用氧化硅膜作為所述硅化合物膜； 在所述硅襯底上形成作為下包覆層的所述氧化硅膜； 在所述下包覆層上形成具有不同于所述下包覆層的折射率的氧化 硅膜作為芯；在所述下包覆層和所述芯上形成氧化硅膜作為上包覆層以由所述 上包覆層和下包覆層夾住所述芯；以及 將所述芯用作光波導(dǎo)。
6. —種熱光移相器的制造方法，包括在硅襯底上形成襯底上結(jié)構(gòu)以具有連續(xù)變化的寬度；以及 通過(guò)各向同性蝕刻逐漸去除直接位于所述襯底上結(jié)構(gòu)下面的所述 硅襯底的目標(biāo)部分；其中，所述形成襯底上結(jié)構(gòu)包括設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿預(yù)定線形成的部分，所述預(yù)定線屬 于與所述硅襯底表面平行的平面；設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿所述預(yù)定線連續(xù)變化的寬度； 在所述硅襯底上形成硅化合物膜；以及通過(guò)所述各向同性蝕刻去除所述硅化合物膜的一部分以形成所述 襯底上結(jié)構(gòu)，從而具有在所述設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)中所設(shè)計(jì)的形狀，并具有沿預(yù)定線形成的部分，同時(shí)留下所述硅襯底， 其中，所述形成硅化合物膜包括 利用氧化硅膜作為所述硅化合物膜； 在所述硅襯底上形成作為下包覆層的所述氧化硅膜； 在所述下包覆層上形成具有不同于所述下包覆層的折射率的氧化硅膜作為芯；在所述下包覆層和所述芯上形成氧化硅膜作為上包覆層，以由所 述上包覆層和下包覆層夾住所述芯， 將所述芯用作光波導(dǎo)；在所述上包覆層上形成金屬的薄膜加熱器；以及 將所述薄膜加熱器和所述光波導(dǎo)用作熱光移相器。
7. —種硅結(jié)構(gòu)的制造方法，包括在形成于硅襯底上的犧牲層上形成襯底上結(jié)構(gòu)，以具有連續(xù)變化 的寬度；以及通過(guò)各向同性蝕刻逐漸去除所述犧牲層的目標(biāo)部分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述形成襯底上結(jié)構(gòu)包括 設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿預(yù)定線形成的部分，所述預(yù)定線屬于平行于所述硅襯底表面的平面；設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿所述預(yù)定線連續(xù)變化的寬度； 在所述硅襯底上形成硅化合物膜；以及利用各向同性蝕刻去除所述硅化合物膜的一部分以形成所述襯底 上結(jié)構(gòu)，從而具有在所述設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)中所設(shè)計(jì)的形狀，并具 有沿預(yù)定線形成的部分，同時(shí)留下所述硅襯底。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述逐漸去除包括 對(duì)所述硅襯底及所述氧化硅膜執(zhí)行所述各向同性蝕刻； 利用所述各向同性蝕刻去除與所述襯底上結(jié)構(gòu)的較窄寬度部分相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)部分以形成去除部分；在所述襯底上結(jié)構(gòu)的縱向方向上逐漸增加所述去除部分；以及 在預(yù)定時(shí)間結(jié)束所述各向同性蝕刻。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述逐漸去除還包括 在所述各向同性蝕刻結(jié)束之后，留下與所述襯底上結(jié)構(gòu)的較寬的寬度部分相對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)部分，以形成用于支撐所述襯底上結(jié)構(gòu)的 支撐柱。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述形成硅化合物膜包括在形成所述硅化合物膜之前，利用具有高于所述硅襯底和所述襯 底上結(jié)構(gòu)的蝕刻率的材料在所述硅襯底上形成所述犧牲層。
12. —種光波導(dǎo)的制造方法，包括在形成于硅襯底上的犧牲層上形成襯底上結(jié)構(gòu)以具有連續(xù)變化的 寬度；以及通過(guò)各向同性蝕刻逐漸去除所述犧牲層的目標(biāo)部分，其中，所述形成襯底上結(jié)構(gòu)包括設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿預(yù)定線形成的部分，所述預(yù)定線屬 于與所述硅襯底表面平行的平面；設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿所述預(yù)定線連續(xù)變化的寬度； 在所述硅襯底上形成硅化合物膜；以及通過(guò)所述各向同性蝕刻去除所述硅化合物膜的一部分以形成所述 襯底上結(jié)構(gòu)，從而具有在所述設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)中所設(shè)計(jì)的形狀， 并具有沿預(yù)定線形成的部分，同時(shí)留下所述硅襯底， 其中，所述形成硅化合物膜包括 利用氧化硅膜作為所述硅化合物膜； 在所述硅襯底上形成作為下包覆層的所述氧化硅膜； 在所述下包覆層上形成具有不同于所述下包覆層的折射率的氧化 硅膜作為芯；在所述下包覆層和所述芯上形成氧化硅膜作為上包覆層，以由所 述上包覆層和下包覆層夾住所述芯，以及 將所述芯用作光波導(dǎo)。
13. —種熱光移相器的制造方法，包括在形成于硅襯底上的犧牲層上形成襯底上結(jié)構(gòu)以具有連續(xù)變化的 寬度；以及通過(guò)各向同性蝕刻逐漸去除所述犧牲層的目標(biāo)部分， 其中，所述形成襯底上結(jié)構(gòu)包括設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿預(yù)定線形成的部分，所述預(yù)定線屬 于與所述硅襯底表面平行的平面；設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)以具有沿所述預(yù)定線連續(xù)變化的寬度； 在所述硅襯底上形成硅化合物膜；以及通過(guò)所述各向同性蝕刻去除所述硅化合物膜的一部分以形成所述 襯底上結(jié)構(gòu)，從而具有在所述設(shè)計(jì)所述襯底上結(jié)構(gòu)中所設(shè)計(jì)的形狀， 并具有沿預(yù)定線形成的部分，同時(shí)留下所述硅襯底， 其中，所述形成硅化合物膜包括 利用氧化硅膜作為所述硅化合物膜； 在所述硅襯底上形成作為下包覆層的所述氧化硅膜； 在所述下包覆層上形成具有不同于所述下包覆層的折射率的氧化 硅膜作為芯；在所述下包覆層和所述芯上形成氧化硅膜作為上包覆層，以由所 述上包覆層和下包覆層夾住所述芯， 將所述芯用作光波導(dǎo)；在所述上包覆層上形成金屬的薄膜加熱器；以及 將所述薄膜加熱器和所述光波導(dǎo)用作熱光移相器。
14. 一種硅結(jié)構(gòu)，包括 硅襯底；以及形成于所述硅襯底上的襯底上結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括硅化合物膜，通過(guò)各向同性蝕刻，直接在所述襯底上結(jié)構(gòu)的下面形成去除部分，以及直接位于所述去除部分上面的所述襯底上結(jié)構(gòu)的一部分具有連續(xù) 變化的寬度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的硅結(jié)構(gòu)，其中所述襯底上結(jié)構(gòu)包括 沿預(yù)定線形成的部分，所述預(yù)定線屬于平行于所述硅襯底表面的平面。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的硅結(jié)構(gòu)，還包括 設(shè)置為支撐所述襯底上結(jié)構(gòu)的支撐柱，其中，所述支撐柱位于所述襯底上結(jié)構(gòu)的較寬寬度部分中，并通 過(guò)各向同性蝕刻保留。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14到16中的任意一項(xiàng)所述的硅結(jié)構(gòu)，其中，所述硅化合物膜包括氧化硅膜。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14到16中的任意一項(xiàng)所述的硅結(jié)構(gòu)，其中， 所述硅化合物膜包括碳化硅膜。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14到16中的任意一項(xiàng)所述的硅結(jié)構(gòu)，其中， 所述硅化合物膜包括氮化硅膜。
20. —種光波導(dǎo)電路，包括 硅襯底；以及形成于所述硅襯底上的襯底上結(jié)構(gòu)， 其中，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括硅化合物膜，通過(guò)各向同性蝕刻，直接在所述襯底上結(jié)構(gòu)的下面形成去除部分，以及直接位于所述去除部分上面的所述襯底上結(jié)構(gòu)的一部分具有連續(xù) 變化的寬度，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括 由氧化硅膜形成的包覆層；以及由進(jìn)行預(yù)定摻雜的氧化硅形成的具有不同于所述包覆層折射率的
21. —種熱光移相器，包括 硅襯底；以及形成于所述硅襯底上的襯底上結(jié)構(gòu)， 其中，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括硅化合物膜，通過(guò)各向同性蝕刻，直接在所述襯底上結(jié)構(gòu)的下面形成去除部分，以及直接位于所述去除部分上面的所述襯底上結(jié)構(gòu)的一部分具有連續(xù) 變化的寬度，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括 由氧化硅膜形成的包覆層；以及由進(jìn)行預(yù)定摻雜的氧化硅形成的具有不同于所述包覆層折射率的心，所述熱光移相器還包括形成于所述襯底上結(jié)構(gòu)上的金屬薄膜加熱器。
22. —種硅結(jié)構(gòu)，包括 硅襯底；在所述硅襯底上形成的犧牲層；以及 在所述犧牲層上形成的襯底上結(jié)構(gòu)， 其中，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括硅化合物膜，通過(guò)各向同性蝕刻，由直接在所述襯底上結(jié)構(gòu)的下面的所述犧牲 層形成去除部分，以及直接位于所述去除部分上面的所述襯底上結(jié)構(gòu)的一部分具有連續(xù) 變化的寬度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的硅結(jié)構(gòu)，其中，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括 沿預(yù)定線形成的部分，所述預(yù)定線屬于平行于所述硅襯底表面的平面。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的硅結(jié)構(gòu)，還包括設(shè)置為支撐所述襯底上結(jié)構(gòu)的支撐柱， 其中，所述支撐柱位于所述襯底上結(jié)構(gòu)的較寬寬度部分中，并通 過(guò)各向同性蝕刻保留。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22至24中的任意一項(xiàng)所述的硅結(jié)構(gòu)，其中， 所述硅化合物膜包括氧化硅膜。
26. 根據(jù)權(quán)利要求22至24中的任意一項(xiàng)所述的硅結(jié)構(gòu)，其中， 所述硅化合物膜包括碳化硅膜。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22至24中的任意一項(xiàng)所述的硅結(jié)構(gòu)，其中， 所述硅化合物膜包括氮化硅膜。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22至24中的任意一項(xiàng)所述的硅結(jié)構(gòu)，其中， 所述犧牲層由具有高于所述硅襯底和所述襯底上結(jié)構(gòu)的蝕刻率的材料 形成。
29. —種光波導(dǎo)電路，包括 硅襯底；形成于所述硅襯底上的犧牲層；以及 形成于所述犧牲層上的襯底上結(jié)構(gòu)， 其中，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括硅化合物膜，通過(guò)各向同性蝕刻，直接在所述襯底上結(jié)構(gòu)的下面形成去除部分， 以及直接位于所述去除部分上面的所述襯底上結(jié)構(gòu)的一部分具有連續(xù) 變化的寬度，以及所述襯底上結(jié)構(gòu)包括 由氧化硅膜形成的包覆層；以及由進(jìn)行預(yù)定摻雜的氧化硅形成的具有不同于所述包覆層折射率的
30. —種熱光移相器，包括 硅襯底；形成于所述硅襯底上的犧牲層；以及 形成于所述犧牲層上的襯底上結(jié)構(gòu)， 其中，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括硅化合物膜，通過(guò)各向同性蝕刻，直接在所述襯底上結(jié)構(gòu)的下面形成去除部分，以及直接位于所述去除部分上面的所述襯底上結(jié)構(gòu)的一部分具有連續(xù) 變化的寬度，所述襯底上結(jié)構(gòu)包括 由氧化硅膜形成的包覆層；以及由進(jìn)行預(yù)定摻雜的氧化硅形成的具有不同于所述包覆層折射率的 芯，以及所述熱光移相器還包括在所述襯底上結(jié)構(gòu)上形成的金屬薄膜加熱器。
全文摘要
一種硅結(jié)構(gòu)的制造方法，包括在處理層上形成襯底上結(jié)構(gòu)以在平行于所述處理層的平面上具有連續(xù)變化的寬度；和通過(guò)各向同性蝕刻，逐漸去除直接位于所述襯底上結(jié)構(gòu)的下面的硅襯底上的所述處理層的目標(biāo)部分。處理層可以是硅襯底的表面層，或形成于硅襯底上的犧牲層。
文檔編號(hào)G02B6/13GK101344612SQ20081013581
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者渡邊真也 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社