本發明涉及半導體,特別涉及一種硅光波導光柵的制備方法和硅光波導光柵。
背景技術:
1、硅光波導是光通信、光集成電路和量子計算領域的關鍵組件,其性能直接影響光信號的傳輸效率。然而,傳統硅光波導的制備主要依賴于干法刻蝕工藝,因此,導致工藝精度較低、光損耗較大,導致器件性能受影響。
技術實現思路
1、本發明解決的技術問題是提供一種硅光波導光柵的制備方法和硅光波導光柵,以提高工藝精度、減小光損耗,使器件性能得到提升。
2、為解決上述技術問題,本發明的技術方案提供一種硅光波導光柵的制備方法,包括:提供基底;在所述基底表面形成圖形化的光刻膠層,所述光刻膠層包括若干相互獨立且暴露出所述基底的光柵光刻凹槽;在所述光刻膠層的表面進行沉積,形成初始掩膜層,所述初始掩膜層包括位于若干光柵光刻凹槽內的光柵掩膜層;去除所述光刻膠層以及位于所述光刻膠層上表面的所述初始掩膜層;以所述光柵掩膜層為掩膜,在所述基底表面形成光柵器件層,所述光柵器件層包括與所述光柵掩膜層對應的光柵結構,所述光柵結構包括若干光柵凹槽?。
3、可選的,所述基底包括相互獨立的第一區和第二區,且所述光柵結構的若干光柵凹槽包括若干第一光柵凹槽和若干第二光柵凹槽,所述第一光柵凹槽位于所述第一區上,所述第二光柵凹槽位于所述第二區上;所述第一光柵凹槽的槽寬和所述第二光柵凹槽的槽寬不同,和/或,相鄰第一光柵凹槽的間距與相鄰第二光柵凹槽的間距不同。
4、可選的,還包括:在形成所述光刻膠層之前,對所述基底進行刻蝕,在所述第一區和所述第二區之間形成第一隔離凹槽;在去除所述光刻膠層以及位于所述光刻膠層上表面的所述初始掩膜層之后,且在以所述光柵掩膜層為掩膜,在所述基底表面形成光柵器件層之前,所述第一隔離凹槽暴露出,并且,所述光柵器件層的材料還形成于所述第一隔離凹槽內,以形成對應所述第一隔離凹槽的第二隔離凹槽。
5、可選的,所述基底為soi基底,所述soi基底包括依次堆疊的底層硅、埋氧層和頂層硅;對所述基底進行刻蝕,在所述第一區和所述第二區之間形成第一隔離凹槽,進一步包括:對所述第一區和所述第二區之間的頂層硅進行刻蝕,直至暴露出所述埋氧層。
6、可選的,所述初始掩膜層的層厚小于所述光柵光刻凹槽的槽深,所述光柵掩膜層的高度小于所述光柵光刻凹槽的槽深。
7、可選的,形成所述初始掩膜層之后,去除所述光刻膠層以及所述光刻膠層上表面的初始掩膜層的方法包括:采用boe溶液去除所述光柵光刻凹槽的內側壁表面的初始掩膜層,以暴露出所述光柵掩膜層上方的光柵光刻凹槽的內側壁;通過暴露出的光柵光刻凹槽的內側壁,采用含丙酮去膠液去除所述光刻膠層,并同時去除所述光刻膠層上表面的所述初始掩膜層。
8、可選的,所述光刻膠層的層厚為18000埃~20000埃,所述光柵光刻凹槽的內側壁與垂直于所述基底表面的方向之間的夾角在1°以下。
9、可選的,所述光柵掩膜層的材料為二氧化硅,所述光柵器件層的材料為硅,所述光柵器件層的層厚為20納米~100納米。
10、可選的,在形成所述光柵器件層之后,還包括:采用濕法刻蝕工藝,去除所述光柵掩膜層;在去除所述光柵掩膜層之后,在所述光柵器件層表面形成氧化包裹層,所述氧化包裹層的表面高于所述光柵器件層的表面。
11、相應的,本發明的技術方案還提供一種硅光波導光柵,包括:基底;位于所述基底表面的光柵器件層,所述光柵器件層包括光柵結構,所述光柵結構包括若干光柵凹槽。
12、與現有技術相比,本發明實施例的技術方案具有以下有益效果:
13、本發明的技術方案提供的硅光波導光柵的制備方法和硅光波導光柵中,由于在基底表面形成圖形化的光刻膠層,且光刻膠層包括若干相互獨立且暴露出基底的光柵光刻凹槽,因此,光柵光刻凹槽是通過光刻工藝所形成,從而,形成光柵光刻凹槽的工藝精度高,光柵光刻凹槽的圖形準確且槽壁面形貌好(光柵光刻凹槽的槽壁面光滑且槽側壁垂直度高)。又由于在光刻膠層的表面進行沉積,接著,去除光刻膠層以及位于光刻膠層上表面的初始掩膜層,以在若干光柵光刻凹槽內形成光柵掩膜層,因此,最終得以保留的光柵掩膜層是基于在光柵光刻凹槽內的沉積形成,從而,形成光柵掩膜層的工藝精度高,且光柵掩膜層的圖形準確、側壁形貌好(側壁面光滑且側壁垂直度高)。在此基礎上,一方面,由于光柵掩膜層的圖形準確、側壁形貌好,另一方面,由于以光柵掩膜層為掩膜,在基底表面形成光柵器件層,且光柵器件層包括與所述光柵掩膜層對應的光柵結構,因此,光柵結構能夠以基底表面為底,并基于圖形準確、側壁形貌好的掩膜通過選擇性沉積而轉移圖形所形成,從而,形成光柵器件層的工藝精度高,光柵結構的圖形準確、側壁形貌好、高度一致性好、且寬度和間距等關鍵尺寸(critical?dimension,cd)精度高。綜上,提高了工藝精度,并且,減小了光損耗,避免反射峰的波長漂移,使器件性能得到提升。
1.一種硅光波導光柵的制備方法,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的硅光波導光柵的制備方法,其特征在于,所述基底包括相互獨立的第一區和第二區,且所述光柵結構的若干光柵凹槽包括若干第一光柵凹槽和若干第二光柵凹槽,所述第一光柵凹槽位于所述第一區上,所述第二光柵凹槽位于所述第二區上;
3.根據權利要求2所述的硅光波導光柵的制備方法,其特征在于,還包括:在形成所述光刻膠層之前,對所述基底進行刻蝕,在所述第一區和所述第二區之間形成第一隔離凹槽;
4.根據權利要求3所述的硅光波導光柵的制備方法,其特征在于,所述基底為soi基底,所述soi基底包括依次堆疊的底層硅、埋氧層和頂層硅;
5.根據權利要求1所述的硅光波導光柵的制備方法,其特征在于,所述初始掩膜層的層厚小于所述光柵光刻凹槽的槽深,所述光柵掩膜層的高度小于所述光柵光刻凹槽的槽深。
6.根據權利要求2所述的硅光波導光柵的制備方法,其特征在于,形成所述初始掩膜層之后,去除所述光刻膠層以及所述光刻膠層上表面的初始掩膜層的方法包括:
7.根據權利要求1所述的硅光波導光柵的制備方法,其特征在于,所述光刻膠層的層厚為18000埃~20000埃,所述光柵光刻凹槽的內側壁與垂直于所述基底表面的方向之間的夾角在1°以下。
8.根據權利要求1所述的硅光波導光柵的制備方法,其特征在于,所述光柵掩膜層的材料為二氧化硅,所述光柵器件層的材料為硅,所述光柵器件層的層厚為20納米~100納米。
9.根據權利要求1至8任一所述的硅光波導光柵的制備方法,其特征在于,在形成所述光柵器件層之后,還包括:
10.一種硅光波導光柵,其特征在于,包括: