專(zhuān)利名稱(chēng)：光柵耦合器制造方法以及半導(dǎo)體器件裝置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及光子器件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種光柵耦合器制造方法、以及采用了該光柵耦合器制造方法的半導(dǎo)體器件裝置方法。
背景技術(shù)：
集成娃基光學(xué)系統(tǒng)，由于其小的器件尺寸，以及與傳統(tǒng)集成電路C M OS工藝良好的兼容性，成為目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。許多微納米器件己經(jīng)在硅基上實(shí)現(xiàn)集成，如激光器、調(diào)制器、濾波器、耦合器、緩存器等。而光柵用于實(shí)現(xiàn)耦合器功能，有著耦合面積小、耦合效率高等優(yōu)點(diǎn)，從而廣泛用在平面光學(xué)系統(tǒng)中。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著微納光電集成技術(shù)的不斷發(fā)展。芯片的集成度越來(lái)越高，器件的尺寸不斷縮小，用于傳輸光信號(hào)的波導(dǎo)逐漸縮小到了亞微米尺、在用于通信波段的眾多光波導(dǎo)材料中，絕緣體上硅材料由于波導(dǎo)層有強(qiáng)大的光限制能力，易于制作亞微米級(jí)別的低損耗光波導(dǎo)；同時(shí)制備工藝與微電子集成電路工藝兼容，大大減少了制作光電芯片的成本，使之成為實(shí)現(xiàn)高密度光電集成電路芯片的最有競(jìng)爭(zhēng)力的材料之一。然而，如圖I、圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)光柵耦合器的制作方法包括以下步驟絕緣層上娃(SOI silicon-on-insulator)襯底從下往上依次為背襯底6,埋氧化層7,頂娃層(圖中未示)；通過(guò)刻蝕所述頂硅層形成光波導(dǎo)81，作為光傳輸層，該步刻蝕可以與CMOS的有源區(qū)刻蝕一步形成；再采用光刻、刻蝕工藝在光波導(dǎo)81內(nèi)形成光柵82，將光波導(dǎo)中傳輸?shù)墓怦詈系焦饫w中。所述采用光刻、刻蝕工藝在光波導(dǎo)81內(nèi)形成光柵82是一步淺刻蝕工藝，需要單獨(dú)的光罩掩模，增加了上藝流程的復(fù)雜程度，成本高。而且，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述光柵耦合器制造方法制造的光柵耦合器的耦合效率太低，一般耦合效率最多只能到達(dá)40%左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種與CMOS工藝兼容的能夠提高光柵耦合器的耦合效率的光柵耦合器制造方法、以及采用了該光柵耦合器制造方法的半導(dǎo)體器件裝置方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種光柵耦合器制造方法，其包括有源區(qū)及光波導(dǎo)層制作過(guò)程，用于在制作光柵耦合器光波導(dǎo)層的同時(shí)形成MOS晶體管的有源區(qū)；多晶硅處理過(guò)程，用于在形成光柵耦合器的多晶硅覆蓋層同時(shí)制造MOS晶體管的多晶硅柵極；以及光柵制造過(guò)程，用于制造光柵耦合器的光柵。優(yōu)選地，所述有源區(qū)及光波導(dǎo)層制作過(guò)程包括掩膜層形成步驟，用于在頂硅層上形成掩膜層；頂硅層刻蝕步驟，用于利用形成圖案的掩膜層來(lái)刻蝕頂硅層，其中所述圖案對(duì)應(yīng)于MOS器件的有源區(qū)和光波導(dǎo)；二氧化硅層沉積步驟，用于在頂硅層刻蝕步驟之后得到的結(jié)構(gòu)上形成二氧化硅層，并且利用所沉積的二氧化硅填充頂硅層刻蝕步驟中在刻蝕頂硅層中刻蝕出的凹槽；平坦化步驟，用于去除所述二氧化硅層；以及掩膜層去除步驟，用于去除所述掩膜層。優(yōu)選地，所述多晶硅處理過(guò)程包括氧化物層形成步驟，用于在經(jīng)過(guò)有源區(qū)及光波導(dǎo)層處理過(guò)程之后的結(jié)構(gòu)上形成氧化物層，所述氧化物層用作MOS晶體管的柵極氧化物層；多晶硅層形成步驟，用于在所述氧化物層上形成多晶硅層，所述多晶硅層用作MOS晶體管的多晶硅柵極；以及多晶硅層刻蝕步驟，用于對(duì)所述氧化物層進(jìn)行刻蝕以形成MOS晶體管的多晶硅柵極以及所述光柵耦合器的光柵區(qū)域。優(yōu)選地，所述光柵制造過(guò)程包括對(duì)所述光柵區(qū)域進(jìn)行刻蝕以在所述光柵區(qū)域中形成光柵，由此形成多晶硅光柵耦合器；并且，光柵區(qū)域刻蝕步驟同時(shí)對(duì)頂部硅層進(jìn)行了刻蝕。優(yōu)選地，所述掩膜層是氮化硅層，但二氧化硅等CMOS工藝中常用的材料也可用作所述掩模層。 優(yōu)選地，在平坦化步驟中通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨來(lái)去除二氧化硅層。優(yōu)選地，所述光柵區(qū)域刻蝕步驟刻蝕了幾十納米的頂部硅層。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的光柵耦合器制造方法的半導(dǎo)體器件裝置方法。根據(jù)本發(fā)明，可有效地同時(shí)制造光柵耦合器以及CMOS電路，或者同時(shí)制造光柵耦合器以及MOS電路，并且，由于形成了具有多晶硅覆蓋的光柵耦合器，提高了光柵耦合器的耦合效率。


結(jié)合附圖，并通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖I是現(xiàn)有技術(shù)的光柵拙合器的剖面圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的光柵藕合器的俯視圖。圖3至圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的有源區(qū)及光波導(dǎo)層處理過(guò)程。圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的有源區(qū)及光波導(dǎo)層處理過(guò)程之后得到的器件結(jié)構(gòu)。圖10至圖11示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的多晶硅處理過(guò)程。圖12示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光柵制造過(guò)程。需要說(shuō)明的是，附圖用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類(lèi)似的元件標(biāo)有相同或者類(lèi)似的標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的的光柵耦合器制造方法包括有源區(qū)及光波導(dǎo)層制造過(guò)程，用于在處理光柵耦合器光波導(dǎo)層的同時(shí)形成MOS晶體管的有源區(qū)；多晶硅處理過(guò)程，用于在形成光柵耦合器的多晶硅覆蓋層同時(shí)制造MOS晶體管的多晶硅柵扱；以及光柵制造過(guò)程，用于制造光柵耦合器的光柵。由此，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光柵耦合器制造方法可有效地同時(shí)制造光柵耦合器以及CMOS電路，或者同時(shí)制造光柵耦合器以及MOS電路。更具體地說(shuō)，圖3至圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的有源區(qū)及光波導(dǎo)層處理過(guò)程。如圖3至圖8所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的有源區(qū)及光波導(dǎo)層處理過(guò)程包括掩膜層形成步驟，用于在頂硅層3上形成掩膜層4，例如所述掩膜層4是氮化硅層； 但是，ニ氧化硅等CMOSエ藝中常用的材料也可用作所述掩模層頂硅層刻蝕步驟，用于利用形成圖案的掩膜層4來(lái)刻蝕頂硅層3，其中所述圖案對(duì)應(yīng)于MOS器件的有源區(qū)6 ;ニ氧化硅層沉積步驟，用于在頂硅層刻蝕步驟之后得到的結(jié)構(gòu)上形成ニ氧化硅層5，并且利用所沉積的ニ氧化硅填充頂硅層刻蝕步驟中在刻蝕頂硅層3中刻蝕出的凹槽；平坦化步驟，用于去除ニ氧化硅層5，例如，通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨來(lái)去除ニ氧化硅層5 ;以及掩膜層去除步驟，用于去除掩膜層4。圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的有源區(qū)及光波導(dǎo)層處理過(guò)程之后得到的器件結(jié)構(gòu)。如圖9所示，其中未示出ニ氧化硅層等結(jié)構(gòu)。如圖9所示，光波導(dǎo)100和MOS器件的有源區(qū)6處于同一層。進(jìn)ー步地，圖10至圖11示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的多晶硅處理過(guò)程。如圖10至圖11所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的多晶硅處理過(guò)程包括氧化物層形成步驟，用于在經(jīng)過(guò)有源區(qū)及光波導(dǎo)層處理過(guò)程之后的結(jié)構(gòu)上形成氧化物層7 ;具體地說(shuō)，氧化物層7可以用作MOS晶體管的柵極氧化物層；多晶硅層形成步驟，用于在所述氧化物層7上形成多晶硅層8(請(qǐng)參見(jiàn)圖10);具體地說(shuō)，多晶硅層8可用作MOS晶體管的多晶硅柵極的層；以及多晶硅層刻蝕步驟，用于對(duì)所述氧化物層7進(jìn)行刻蝕以形成MOS晶體管的多晶硅柵極Gl以及所述光柵耦合器的光柵區(qū)域9 (請(qǐng)參見(jiàn)圖11)。圖12示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光柵制造過(guò)程。如圖12所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光柵制造過(guò)程包括對(duì)光柵區(qū)域9進(jìn)行刻蝕以在光柵區(qū)域9中形成光柵，由此形成多晶硅光柵耦合器；并且，優(yōu)選地，光柵區(qū)域刻蝕步驟同時(shí)對(duì)頂部硅層3進(jìn)行了刻蝕，例如光柵區(qū)域刻蝕步驟刻蝕了幾十納米的頂部硅層3。根據(jù)本發(fā)明，可有效地同時(shí)制造光柵耦合器以及CMOS電路，或者同時(shí)制造光柵耦合器以及MOS電路，并且，由于形成了具有多晶硅覆蓋的光柵耦合器，提高了光柵耦合器的耦合效率，例如，根據(jù)本發(fā)明制成的光柵耦合器的耦合效率可以提高至70%左右。根據(jù)本發(fā)明的另ー優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明還提供了一種采用了上述光柵耦合器制造方法的半導(dǎo)體器件裝置方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體器件裝置方法可有效地同時(shí)制造光柵耦合器以及CMOS電路，或者同時(shí)制造光柵耦合器以及MOS電路?？梢岳斫獾氖牵m然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而上述實(shí)施例并非用以限定本發(fā)明。對(duì)于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。 ·
權(quán)利要求
1.一種光柵耦合器制造方法，其特征在于包括 有源區(qū)及光波導(dǎo)層制作過(guò)程，用于在制作光柵耦合器光波導(dǎo)層的同時(shí)形成MOS晶體管的有源區(qū)； 多晶硅處理過(guò)程，用于在形成光柵耦合器的多晶硅覆蓋層同時(shí)制造MOS晶體管的多晶娃柵極；以及 光柵制造過(guò)程，用于制造光柵耦合器的光柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光柵耦合器制造方法，其特征在于，所述有源區(qū)及光波導(dǎo)層處理過(guò)程包括 掩膜層形成步驟，用于在頂硅層上形成掩膜層； 頂硅層刻蝕步驟，用于利用形成圖案的掩膜層來(lái)刻蝕頂硅層，其中所述圖案對(duì)應(yīng)于MOS 器件的有源區(qū)和光波導(dǎo)； 二氧化硅層沉積步驟，用于在頂硅層刻蝕步驟之后得到的結(jié)構(gòu)上形成二氧化硅層，并且利用所沉積的二氧化硅填充頂硅層刻蝕步驟中在刻蝕頂硅層中刻蝕出的凹槽； 平坦化步驟，用于去除所述二氧化硅層；以及 掩膜層去除步驟，用于去除所述掩膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光柵耦合器制造方法，其特征在于，所述多晶硅處理過(guò)程包括 氧化物層形成步驟，用于在經(jīng)過(guò)有源區(qū)及光波導(dǎo)層處理過(guò)程之后的結(jié)構(gòu)上形成氧化物層，所述氧化物層用作M OS晶體管的柵極氧化物層； 多晶硅層形成步驟，用于在所述氧化物層上形成多晶硅層，所述多晶硅層用作MOS晶體管的多晶硅柵極；以及 多晶硅層刻蝕步驟，用于對(duì)所述氧化物層進(jìn)行刻蝕以形成M OS晶體管的多晶硅柵極以及所述光柵耦合器的光柵區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光柵耦合器制造方法，其特征在于，所述光柵制造過(guò)程包括 對(duì)所述光柵區(qū)域進(jìn)行刻蝕以在所述光柵區(qū)域中形成光柵，由此形成多晶硅光柵耦合器；并且，光柵區(qū)域刻蝕步驟同時(shí)對(duì)頂部硅層進(jìn)行了刻蝕。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光柵耦合器制造方法，其特征在于，所述掩膜層是氮化硅層，或者所述掩模層采用二氧化硅CMOS工藝中的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光柵耦合器制造方法，其特征在于，所述光柵區(qū)域刻蝕步驟刻蝕了幾十納米的頂部硅層。
7.一種光柵耦合器制造方法，其特征在于采用了根據(jù)權(quán)利要求I至6之一所述的光柵率禹合器制造方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光柵耦合器制造方法以及半導(dǎo)體器件裝置方法。根據(jù)本發(fā)明的光柵耦合器制造方法包括有源區(qū)及光波導(dǎo)層制作過(guò)程，用于在制作光柵耦合器光波導(dǎo)層的同時(shí)形成MOS晶體管的有源區(qū)；多晶硅處理過(guò)程，用于在形成光柵耦合器的多晶硅覆蓋層同時(shí)制造MOS晶體管的多晶硅柵極；以及光柵制造過(guò)程，用于制造光柵耦合器的光柵。根據(jù)本發(fā)明的光柵耦合器制造方法可有效地同時(shí)制造光柵耦合器以及CMOS電路，或者同時(shí)制造光柵耦合器以及MOS電路；并且，由于形成了具有多晶硅覆蓋的光柵耦合器，提高了光柵耦合器的耦合效率。
文檔編號(hào)G02B6/136GK102749680SQ20121026172
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者仇超 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司