硅光器件及其制造方法与流程

本发明涉及半导体制造，尤其涉及硅光器件及其制造方法。

背景技术：

1、传统硅光器件一般由单层硅表面加工形成波导、光栅、调制器等结构，其集成度受限，无法实现高密度集成，并导致成本较高。

2、因此，有必要开发新型硅光器件的以解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种硅光器件及其制造方法，以提高集成度。

2、为实现上述目的，本发明的所述硅光器件包括：

3、衬底；

4、隔离结构，包括顶部隔离结构、层间隔离结构以及设置于所述衬底的侧部隔离结构；

5、外延结构，包括沿所述顶部隔离结构指向所述衬底方向顺次设置并与所述侧部隔离结构接触的若干外延层；

6、所述若干外延层中，距离所述衬底最远的外延层顶面设置所述顶部隔离结构，相邻所述外延层由所述层间隔离结构隔离以实现电绝缘。

7、本发明所述硅光器件的有益效果在于：所述隔离结构的侧部隔离结构设置于所述衬底，所述若干外延层沿所述顶部隔离结构指向所述衬底方向顺次设置并与所述侧部隔离结构接触，并通过距离所述衬底最远的外延层顶面设置的所述顶部隔离结构和相邻所述外延层由所述层间隔离结构进行隔离，提高了集成度。

8、优选的，所述硅光器件还包括设置于所述层间隔离结构内的至少一个密封空隙，所述密封空隙位于至少一对相邻所述外延层之间。

9、优选的，相邻所述外延层之间的垂直距离不低于2微米。

10、优选的，所述外延结构的数目至少为2，相邻所述外延结构由所述顶部隔离结构和/或所述侧部隔离结构隔离以实现电绝缘。

11、优选的，所述侧部隔离结构围设于所述外延结构，各所述外延层分别与所述侧部隔离结构的沿所述衬底径向相对的两侧壁接触。

12、本发明所述硅光器件的制造方法包括以下步骤：

13、s1：提供衬底，使用外延材料和刻蚀选择比高于所述外延材料的外延支撑材料在所述衬底顶面进行交替成膜反应后再使用顶部隔离材料进行成膜反应，形成顺次堆叠的原始外延结构和原始顶部隔离结构；

14、s2：交替去除部分所述外延支撑材料和部分所述外延材料直至所述衬底部分顶面露出，形成顺次堆叠的第一外延结构、原始顶部隔离结构和靠近所述第一外延结构设置的沟槽，使用侧部隔离材料填充所述沟槽形成侧部隔离结构；

15、s3：去除部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构使所述衬底的部分顶面以及所述侧部隔离结构部分侧壁露出以形成开口腔，去除所述外延支撑材料和使用层间隔离材料进行成膜反应，得到包含沿所述侧部隔离结构侧壁延伸方向顺次设置的若干外延层的外延结构，设置于所述若干外延层中距离所述衬底最远外延层顶面的顶部隔离结构，以及位于相邻所述外延层之间以实现电绝缘的层间隔离结构。

16、本发明所述硅光器件的有益效果在于：通过所述步骤s2在经所述步骤s1得到结构基础上去除部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构后使用侧部隔离材料进行填充形成侧部隔离结构，再通过所述步骤s3去除部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构使所述衬底的部分顶面以及所述侧部隔离结构部分侧壁露出以形成开口腔，去除所述外延支撑材料和使用层间隔离材料进行成膜反应，能够得到设置于所述衬底的侧部隔离结构，沿所述侧部隔离结构侧壁延伸方向顺次设置若干外延层，并在距离所述衬底最远的外延层顶面设置所述顶部隔离结构和在相邻所述外延层之间由所述层间隔离结构进行隔离，提高了集成度。

17、优选的，所述步骤s3中，使用层间隔离材料进行成膜反应的步骤包括：使用所述层间隔离材料进行化学气相沉积使所述层间隔离材料经所述开口腔覆盖所述第一外延结构的露出表面，并在所述第一外延结构的相邻外延层之间形成密封空隙。

18、优选的，所述步骤s2中，执行交替去除部分所述外延支撑材料和部分所述外延材料直至所述衬底部分顶面露出的步骤过程中，控制所述沟槽围设于所述第一外延结构。

19、进一步优选的，所述开口腔包括两个子开口腔，所述步骤s3中，去除部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构使所述衬底的部分顶面以及所述侧部隔离结构部分侧壁露出以形成开口腔，去除所述外延支撑材料和使用层间隔离材料进行成膜反应的步骤包括：

20、s31：自所述原始顶部隔离结构靠近所述侧部隔离结构的顶面起去除部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构直至所述衬底的部分顶面、所述侧部隔离结构的沿所述衬底径向相对的两侧壁露出，形成所述两个子开口腔；

21、s32：通过所述两个子开口腔去除剩余的所述外延支撑材料形成空腔后，使用所述层间隔离材料填充所述空腔。

22、进一步优选的，所述开口腔包括第一子开口腔和第二子开口腔，所述步骤s3中，去除部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构使所述衬底的部分顶面以及所述侧部隔离结构部分侧壁露出以形成开口腔，去除所述外延支撑材料和使用层间隔离材料进行成膜反应的步骤包括：

23、s31：自所述原始顶部隔离结构靠近所述侧部隔离结构的顶面起去除部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构直至所述衬底的部分顶面和所述侧部隔离结构一侧壁露出，形成位于所述侧部隔离结构所围区域内的所述第一子开口腔；

24、s32：自所述第一子开口腔去除部分所述外延支撑材料形成第一空腔后，使用所述层间隔离材料进行沉积形成填充所述第一空腔的原始层间隔离结构；

25、s33：自所述原始层间隔离结构靠近所述侧部隔离结构的顶面起去除部分所述原始层间隔离结构、部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构直至所述衬底的部分顶面和所述侧部隔离结构的另一侧壁露出，形成位于所述侧部隔离结构所围区域内的所述第二子开口腔；

26、s34：自所述第二子开口腔去除剩余的所述外延支撑材料形成第二空腔后，使用所述层间隔离材料填充所述第二空腔。

技术特征：

1.一种硅光器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硅光器件，其特征在于，还包括设置于所述层间隔离结构内的至少一个密封空隙，所述密封空隙位于至少一对相邻所述外延层之间。

3.根据权利要求1所述的硅光器件，其特征在于，相邻所述外延层之间的垂直距离不低于2微米。

4.根据权利要求1所述的硅光器件，其特征在于，所述外延结构的数目至少为2，相邻所述外延结构由所述顶部隔离结构和/或所述侧部隔离结构实现相互之间的电绝缘。

5.根据权利要求1所述的硅光器件，其特征在于，所述侧部隔离结构围设于所述外延结构，各所述外延层分别与所述侧部隔离结构的沿所述衬底径向相对的两侧壁接触。

6.一种硅光器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的硅光器件的制造方法，其特征在于，所述步骤s3中，使用层间隔离材料进行成膜反应的步骤包括：

8.根据权利要求6所述的硅光器件的制造方法，其特征在于，所述步骤s2中，执行交替去除部分所述外延支撑材料和部分所述外延材料直至所述衬底部分顶面露出的步骤过程中，控制所述沟槽围设于所述第一外延结构。

9.根据权利要求8所述的硅光器件的制造方法，其特征在于，所述开口腔包括两个子开口腔，所述步骤s3中，去除部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构使所述衬底的部分顶面以及所述侧部隔离结构部分侧壁露出以形成位于所述侧部隔离结构所围区域内的开口腔，去除所述外延支撑材料和使用层间隔离材料进行成膜反应的步骤包括：

10.根据权利要求8所述的硅光器件的制造方法，其特征在于，所述开口腔包括位于所述侧部隔离结构所围区域内的第一子开口腔和第二子开口腔，所述步骤s3中，去除部分所述原始顶部隔离结构和部分所述第一外延结构使所述衬底的部分顶面以及所述侧部隔离结构部分侧壁露出以形成位于所述侧部隔离结构所围区域内的开口腔，去除所述外延支撑材料和使用层间隔离材料进行成膜反应的步骤包括：

技术总结
本发明提供了一种硅光器件及其制造方法。所述硅光器件包括衬底、隔离结构、外延结构。所述隔离结构中的侧部隔离结构设置于所述衬底，所述外延结构包括沿所述顶部隔离结构指向所述衬底方向顺次设置并与所述侧部隔离结构接触的若干外延层，并通过距离所述衬底最远的外延层顶面设置的所述隔离结构中的顶部隔离结构和相邻所述外延层由所述隔离结构中的层间隔离结构进行隔离，提高了集成度。

技术研发人员：康晓旭
受保护的技术使用者：上海集成电路研发中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10