一种半导体器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件及其制作方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括支撑衬底、埋氧层以及光波导材料层；在光波导材料层上表面沉积硬掩模层；通过三次及以上的光刻刻蚀步骤，在硬掩模层上刻蚀出与目标光波导形貌一致的硬掩模图案，所述硬掩模图案具有预设的三个及以上的不同刻蚀深度；利用硬掩模图案为刻蚀掩模，通过一步刻蚀工艺刻蚀光波导材料层，形成多个光波导，所述多个光波导中具有预设的三个及以上的不同刻蚀深度。采用本发明专利技术的制作方法，由于只有一次针对待刻蚀层的刻蚀步骤，每个深度的半导体器件都通过同一刻蚀步骤形成，不会受到额外的等离子轰击而造成刻蚀损耗，极大地提高了器件的稳定性。极大地提高了器件的稳定性。极大地提高了器件的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种半导体器件的制作方法以及制得的半导体器件。

技术介绍

[0002]随着时间的推移，硅电子集成电路的性能越来越接近技术的物理极限，改进的步伐已经放缓。在数据处理和通信领域，数据中心和高性能计算机的不断增长的带宽需求必须不断提高自己的能力和表现。该增强数据处理性能应该伴随着功耗的减少以及较低的制造成本。硅光子集成电路可能是实现该需求最有前途的技术。
[0003]在硅光子集成电路中，光波导是实现不同光子芯片信息交互的核心器件。在同一硅光子集成电路中，为实现不同的功能，会布设多种类型的光波导器件，不同类型的光波导具有不同的刻蚀深度，部分类型的波导例如脊形光波导本身具有两个不同的刻蚀深度。现有技术中采用多步刻蚀波导材料层的方式满足不同硅刻蚀深度的需求，在该工艺中，刻蚀步骤多，工艺复杂，并且在后续步骤刻蚀的过程中，前面步骤已经形成的光波导器件的部分表面会再次受到等离子体的轰击，导致光波导器件的侧壁或表面存在较大的刻蚀损伤，具有增大光损耗的风险，不利于器件的稳定性。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种半导体器件的制作方法，其可以实现光波导工艺的简化，提交光波导器件工艺的一致性，在防止所述光波导表面或侧壁受损，从而解决光损耗大的问题。
[0005]本专利技术的目的采用以下技术方案实现：根据本专利技术的一方面，提供一种半导体器件的制作方法，所述方法包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括一支撑衬底、设置在所述支撑衬底上表面的埋氧层以及设置在所述埋氧层上表面的光波导材料层；在所述光波导材料层上表面沉积一硬掩模层，所述硬掩模层具有一预定的厚度；通过三次及以上的光刻刻蚀步骤，在所述硬掩模层上刻蚀出与目标光波导形貌一致的硬掩模图案，其中，所述硬掩模图案具有预设的三个及以上的不同刻蚀深度；利用所述硬掩模图案为刻蚀掩模，通过一步刻蚀工艺刻蚀所述光波导材料层，形成多个光波导，所述多个光波导中具有预设的三个及以上的不同刻蚀深度。
[0006]可选的，所述光波导材料层是硅层或者氮化硅层。
[0007]可选的，所述硬掩模层是依次层叠的氧化硅层和氮化硅层。
[0008]进一步的，所述通过三次及以上的光刻刻蚀步骤，在所述硬掩模层上刻蚀出与目标光波导形貌一致的硬掩模图案包括：在所述硬掩模层上形成第一光刻胶，通过光刻工艺在硬掩模层第一区域对应的位置定义出所述光波导中具有第一刻蚀深度部分的图形，刻蚀所述硬掩模层的第一区域至第
四刻蚀深度，在所述第一区域形成与所述光波导中具有第一刻蚀深度部分的形貌一致的第一硬掩模图案，去除所述第一光刻胶；在所述硬掩模层上形成第二光刻胶，通过光刻工艺，在硬掩模层第二区域对应的位置定义出所述光波导中具有第二刻蚀深度部分的图形，刻蚀所述硬掩模层的第二区域至第五刻蚀深度，在所述第二区域形成与所述光波导中具有第二刻蚀深度部分的形貌一致的第二硬掩模图案，去除所述第二光刻胶；在所述硬掩模层上形成第三光刻胶，通过光刻工艺在硬掩模层第三区域对应的位置定义出所述光波导中具有第三刻蚀深度部分的图形，刻蚀所述硬掩模层的第三区域至第六刻蚀深度，在所述第三区域形成与所述光波导中具有第三刻蚀深度部分的形貌一致的第三硬掩模图案，去除所述第三光刻胶。
[0009]进一步的，所述第一刻蚀深度、所述第二刻蚀深度、所述第三刻蚀深度三者互不相等。例如，设所述第一刻蚀深度为h1，设所述第二刻蚀深度为h2，设所述第三刻蚀深度为h3，其中，h1、h3、h2互不相等。
[0010]可选的，所述第二区域、所述第一区域、所述第三区域相互具有重叠的部分。
[0011]可选的，所述第二区域与所述第一区域、所述第三区域具有重叠的部分，所述第一区域和所述第三区域不重叠。
[0012]进一步的，所述多个光波导至少包括一个及以上的光栅、一个及以上的条形光波导、一个及以上的脊形光波导。
[0013]进一步的，所述在所述硬掩模层上形成第一光刻胶的步骤包括：在所述硬掩模层的表面形成第一抗反射涂层，在所述第一抗反射涂层的表面形成所述第一光刻胶，所述第一抗反射涂层是底部抗反射涂层或介质抗反射涂层；进一步的，所述在所述硬掩模层上形成第二光刻胶的步骤包括：在所述硬掩模层的表面形成第二抗反射涂层，在所述第二抗反射涂层的表面形成所述第二光刻胶，所述第二抗反射涂层是底部抗反射涂层或介质抗反射涂层；进一步的，所述在所述硬掩模层上形成第三光刻胶的步骤包括：在所述硬掩模层的表面形成第三抗反射涂层，在所述第三抗反射涂层的表面形成所述第三光刻胶，所述第三抗反射涂层是底部抗反射涂层或介质抗反射涂层。
[0014]可选的，所述一步刻蚀工艺是等离子体刻蚀工艺。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供一种半导体器件，所述半导体器件包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括一支撑衬底、所述支撑衬底上表面的埋氧层以及设置在所述埋氧层上表面的多个光波导，所述多个光波导由同一光波导材料层通过一步刻蚀工艺刻蚀形成，所述多个光波导具有三个不同的刻蚀深度。
[0016]可选的，所述多个光波导至少包括一个及以上的光栅、一个及以上的条形光波导、一个及以上的脊形光波导。
[0017]可选的，所述半导体器件是采用上述制作方法制得的。
[0018]本专利技术实施例提供的半导体器件的制作方法，通过多次刻蚀硬掩模形成与多种波导形貌一致的硬掩模图案，再利用一步刻蚀工艺刻蚀波导材料层形成波导，简化了刻蚀工艺，同时避免部分波导受到多次等离子体刻蚀气体的轰击而造成额外的刻蚀损伤，降低了光波导器件的传输损耗。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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实施方式。
[0020]图1是根据本专利技术实施例的半导体器件的制作方法的流程图。
[0021]图2A
‑
图2K是根据本专利技术实施例提供的半导体器件的制作方法的制作工序示意图。
[0022]图3是根据本专利技术实施例提供的半导体器件的剖面示意图。
具体实施方式
[0023]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本文中芯片的含义可以包括裸芯片。在涉及方法步骤时，本文图示的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：提供一半导体衬底，所述半导体衬底包括一支撑衬底、设置在所述支撑衬底上表面的埋氧层以及设置在所述埋氧层上表面的光波导材料层；在所述光波导材料层上表面沉积一硬掩模层，所述硬掩模层具有一预定的厚度；通过三次及以上的光刻刻蚀步骤，在所述硬掩模层上刻蚀出与目标光波导形貌一致的硬掩模图案，其中，所述硬掩模图案具有预设的三个及以上的不同刻蚀深度；利用所述硬掩模图案为刻蚀掩模，通过一步刻蚀工艺刻蚀所述光波导材料层，形成多个光波导，所述多个光波导中具有预设的三个及以上的不同刻蚀深度。2.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述光波导材料层是硅层或者氮化硅层。3.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述硬掩模层是依次层叠的氧化硅层和氮化硅层。4.如权利要求1所述的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述通过三次及以上的光刻刻蚀步骤，在所述硬掩模层上刻蚀出与目标光波导形貌一致的硬掩模图案包括：在所述硬掩模层上形成第一光刻胶，通过光刻工艺在硬掩模层第一区域对应的位置定义出所述光波导中具有第一刻蚀深度部分的图形，刻蚀所述硬掩模层的第一区域至第四刻蚀深度，在所述第一区域形成与所述光波导中具有第一刻蚀深度部分的形貌一致的第一硬掩模图案，去除所述第一光刻胶；在所述硬掩模层上形成第二光刻胶，通过光刻工艺，在硬掩模层第二区域对应的位置定义出所述光波导中具有第二刻蚀深度部分的图形，刻蚀所述硬掩模层的第二区域至第五刻蚀深度，在所述第二区域形成与所述光波导中具有第二刻蚀深度部分的形貌一致的第二硬掩模图案，去除所述第二光刻胶；在所述硬掩模层上形成第三光刻胶，通过光刻工艺在硬掩模层第三区域对应的位置定义出所述光波导中具有第三刻蚀深度部分的图形，刻蚀所述硬掩模层的第三区域至第六刻蚀深度，在所述第三区域形成与所述光波导中具有第三刻蚀深度部分的形貌一致的第三硬掩模图案，去除所述第三光刻胶。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小强，朱云鹏，孟怀宇，沈亦晨，
申请(专利权)人：杭州光智元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：