【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法、硅光器件。
技术介绍
1、随着光通信、网络数据传输与处理的需求，硅光子技术成为通信领域的重要技术方案之一。硅光子器件与现有cmos(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体)标准工艺兼容，可在集成电路中与微电子电路集成，因其具有尺寸小、成本低、性能优良等方面的特点而受到广泛关注。
2、硅光芯片应用在硅光通信，激光雷达等领域。硅光芯片的重要指标之一就是光损耗，目前硅光芯片中，边缘耦合是将光纤中的光信号耦合到芯片波导中常用的方式，但目前光信号在传播过程中的损耗过大，导致耦合效率降低。因而，目前半导体结构的性能仍有待提高。
技术实现思路
1、本专利技术实施例解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法、硅光器件，以提高光耦合效率，从而提高半导体结构的性能。
2、为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种半导体结构，包括：衬底；介电层，位于所述衬底上；光波导叠层，掩埋于所述介电层中，所述光波导叠层包括第一光波导层、以及位于所述第一光波导层顶部的第二光波导层，所述第二光波导层和第一光波导层在纵向上相隔离，所述第二光波导层的长度小于所述第一光波导层的长度。
3、相应的，本专利技术实施例还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成介电层、以及掩埋于所述介电层中的光波导叠层，所述光波导叠层包括第一光波导层、以及位于所
4、相应的，本专利技术实施例还提供一种硅光器件，包括本专利技术实施例的半导体结构；光纤，设置在所述光波导叠层沿其延伸方向的一侧，且所述光纤的纤芯中心的延长线位于所述第一光波导层和第二光波导层之间。
5、与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下优点：
6、本专利技术实施例提供的半导体结构具有光波导叠层，所述光波导叠层包括第一光波导层、以及位于所述第一光波导层顶部的第二光波导层，所述第二光波导层和第一光波导层在纵向上相隔离，所述第二光波导层的长度小于所述第一光波导层的长度；通过设置叠层结构的光波导叠层，则易于使得光耦合到第一光波导层和第二光波导层中，使得光在第一光波导层和第二光波导层中的分布较强，同时，由于所述第二光波导层的长度小于所述第一光波导层的长度，从而使得射入到所述第二光波导层中的光通过倏逝波最终耦合到所述第一光波导层中，因而降低了光信号耦合到衬底中及介电层中的概率，使更多的光耦合到所述第一光波导层中，以减少光信号的损耗，进而提高了耦合效率。
7、本专利技术实施例提供的硅光器件包括本专利技术实施例的半导体结构以及光纤，光纤设置在光波导叠层沿其延伸方向的一侧，且所述光纤的纤芯中心的延长线位于所述第一光波导层和第二光波导层之间，从而将光纤的耦合中心抬高，进而易于使得光耦合到第一光波导层和第二光波导层中，且使得光在第一光波导层和第二光波导层中的分布较强，从而易于使得射入到所述第二光波导层中的光通过倏逝波最终耦合到所述第一光波导层中，提高了耦合效率，进而使得所述硅光器件的性能得以提升。
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1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿光在所述第二光波导层中的传输方向上，所述第二光波导层的线宽逐渐减小。
3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光波导层的材料包括氮化硅；所述第二光波导层的材料包括氮化硅。
4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿所述光波导叠层的延伸方向，所述第一光波导层和第二光波导层的光接收面相齐平。
5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第二光波导层和第一光波导层的长度之差大于100微米。
6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿所述第二光波导层的延伸方向，所述第二光波导层的长度为50微米至200微米。
7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿平行于所述第二光波导层的表面，且与所述第二光波导层的延伸方向相垂直的方向上，所述第二光波导层的线宽范围为500纳米至1500纳米。
8.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿所述衬底顶面的法线方向，所述第二光波导层与所述第一光波导
9.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光波导层的传输损耗低于所述第二光波导层的传输损耗；所述第一光波导层的传输损耗为0.08分贝/厘米至0.15分贝/厘米；所述第二光波导层的传输损耗为0.3分贝/厘米至0.4分贝/厘米。
10.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：金属互连叠层，掩埋于所述光波导叠层侧部的介电层中，所述金属互连叠层包括多层金属互连层；
11.如权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，所述第二光波导层位于第2层金属互连层和第3层金属互连层之间的厚度区域内的介电层中。
12.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
13.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成所述光波导叠层的步骤中，沿光在所述第二光波导层中的传输方向上，所述第二光波导层的线宽逐渐减小。
14.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述衬底上形成介电层、以及掩埋于所述介电层中的光波导叠层的步骤包括：在所述衬底上形成第一光波导层；形成覆盖所述第一光波导层的第一介电层；在所述第一介电层上形成第二光波导层；形成覆盖所述第二光波导层的第二介电层；
15.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括：形成掩埋于所述介电层中的金属互连叠层，所述金属互连叠层包括多层金属互连层，所述金属互连叠层位于所述光波导叠层的侧部；
16.如权利要求15所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成所述第一光波导层之后，在所述衬底上形成多层堆叠的金属层间介电层，且在每形成一层金属层间介电层后，在当前层的所述金属层间介电层中形成对应的金属互连层；
17.如权利要求16所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在第2层金属层间介电层中形成第2层金属互连层之后，在形成第3层金属层间介电层之前，在所述第2层金属层间介电层上形成所述第二光波导层。
18.如权利要求12或15所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一光波导层所采用的沉积工艺包括低压化学气相沉积工艺；形成所述第二光波导层所采用的沉积工艺包括等离子体增强化学气相沉积工艺。
19.如权利要求12或15所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第二光波导层的工艺温度为100摄氏度至400摄氏度。
20.一种硅光器件，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿光在所述第二光波导层中的传输方向上，所述第二光波导层的线宽逐渐减小。
3.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光波导层的材料包括氮化硅；所述第二光波导层的材料包括氮化硅。
4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿所述光波导叠层的延伸方向，所述第一光波导层和第二光波导层的光接收面相齐平。
5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第二光波导层和第一光波导层的长度之差大于100微米。
6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿所述第二光波导层的延伸方向，所述第二光波导层的长度为50微米至200微米。
7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿平行于所述第二光波导层的表面，且与所述第二光波导层的延伸方向相垂直的方向上，所述第二光波导层的线宽范围为500纳米至1500纳米。
8.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿所述衬底顶面的法线方向，所述第二光波导层与所述第一光波导层之间的垂直距离范围为1微米至3微米。
9.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一光波导层的传输损耗低于所述第二光波导层的传输损耗；所述第一光波导层的传输损耗为0.08分贝/厘米至0.15分贝/厘米；所述第二光波导层的传输损耗为0.3分贝/厘米至0.4分贝/厘米。
10.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：金属互连叠层，掩埋于所述光波导叠层侧部的介电层中，所述金属互连叠层包括多层金属互连层；
11.如权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，所述第二光波导层位于第2层金属互连层和第3层金属互连层之间的厚度区域内...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丰茂，陈晓军，方文斌，吴家亨，张冬生，殷霞革，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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