專利名稱：一種硅基光電器件集成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電集成技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種硅基光電器件集成方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)所用材料體系和制造工藝的特征來劃分，硅基電學(xué)器件與光學(xué)器件集成包含 單片集成和混合集成兩大類型。其中單片集成是指在同一片硅晶圓上利用半導(dǎo)體制造工藝 技術(shù)、使多個相同或不同功能的硅基電學(xué)器件與光學(xué)器件在整體上構(gòu)成陣列化、模塊化的 單個芯片，以此實現(xiàn)一種或多種信息處理功能，混合集成所要實現(xiàn)的功能目標(biāo)與單片集成 基本相似，但所用材料通常為多個孤立的半導(dǎo)體襯底，分別制備電學(xué)器件與光學(xué)器件，然后 采用壓焊、各種類型鍵合技術(shù)(Bonding)等將多種已制成的光學(xué)器件芯片和電學(xué)器件芯片 從物理結(jié)構(gòu)上組合為一個整體，通過內(nèi)部的傳輸波導(dǎo)和互連導(dǎo)線進行光信號和電信號的對 接，從而實現(xiàn)完整的信息處理功能。目前所公知的硅電學(xué)器件與光學(xué)器件集成的方法如倒裝焊方法與鍵合方法，均是 采用將硅電學(xué)器件與光學(xué)器件分別制備，然后再利用焊點或者膠將二者結(jié)合，這些方法雖 然工藝簡單，但是卻存在對準誤差大，難以大面積實現(xiàn)光電集成制備單片芯片，集成度低， 封裝復(fù)雜等問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的主要目的在于提出一種硅基光電器件集成方法，其具有集成度高、單片 集成、不存在對準誤差、封裝容易等優(yōu)點。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種硅基光電器件集成方法，該方法包括在硅襯底上制備電子學(xué)器件；在已經(jīng)制備硅電子學(xué)器件的硅襯底上制備二氧化硅層；在二氧化硅層上制備多晶硅；在多晶硅上制備硅光子學(xué)器件；刻蝕過孔，淀積金屬實現(xiàn)電學(xué)互連。上述方案中，所述硅襯底為單晶硅，或者為多晶硅，或者為鍺硅。上述方案中，所述在硅襯底上制備二氧化硅層采用化學(xué)汽相淀積、熱氧化、液相外 延、磁控濺射或分子束外延方法。上述方案中，所述在二氧化硅層上制備多晶硅采用化學(xué)汽相淀積、汽相外延、磁控 濺射、液相外延、置換還原法或分子束外延方法。上述方案中，所述刻蝕過孔采用干法刻蝕或濕法刻蝕。(三)有益效果本發(fā)明提供的硅基光電器件集成方法至少具有以下優(yōu)點
1)本發(fā)明提供的硅基光電器件集成方法所采用的工藝均為微電子標(biāo)準工藝，易于 實現(xiàn)，合格率高。2)本發(fā)明提供的硅基光電器件集成方法集成度高，單片集成，易于封裝，尤其適合 于高速電子學(xué)器件與光學(xué)器件集成芯片的制備。


為進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容及特點，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作一詳細的 描述，其中圖1是本發(fā)明提供的硅基光電器件集成的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明提供的硅基光電器件集成的方法流程圖；附圖標(biāo)記說明100:集成電路芯片101:集成電路芯片電極102 二氧化硅層103:多晶硅層104 硅光學(xué)器件105 硅光學(xué)器件電極106:過孔
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明提出了一種硅基光電器件集成方法，在硅襯底上首先制備電子學(xué)器件，然 后在已經(jīng)制備硅電子學(xué)器件的硅襯底上制備二氧化硅層作為硅電子學(xué)器件芯片的保護層 和光子學(xué)芯片的埋層，在二氧化硅上通過生長或淀積多晶硅，與埋層二氧化硅一起形成絕 緣體上的硅(SOI)結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)上制備硅光子學(xué)器件。硅電子學(xué)器件和光子學(xué)器件通過 過孔淀積金屬實現(xiàn)電學(xué)互連。請參閱圖1至圖2，圖中所示為本發(fā)明所選用的實施例結(jié)構(gòu)。圖1顯示了硅基光電器件集成的器件的結(jié)構(gòu)示意圖。在已經(jīng)制備集成電路的硅上 通過化學(xué)汽相淀積的方法生長一層二氧化硅，厚度約為1微米，繼續(xù)在二氧化硅上用化學(xué) 汽相淀積的方法生長一層多晶硅，厚度約為500納米，此時襯底硅，埋層二氧化硅和頂層多 晶硅就構(gòu)成了光子學(xué)元件所需的絕緣體上的硅結(jié)構(gòu)，在多晶硅上可以通過微電子工藝制備 各種功能的光學(xué)元件，刻蝕過孔后，將集成電路的電極通過淀積金屬引到頂層表面，再與光 子學(xué)元件的電極通過壓焊的方法連接。圖2示意出了硅基光電器件集成的方法流程圖步驟1、在硅襯底上制備電子學(xué)器件；步驟2、通過化學(xué)汽相淀積的方法生長一層二氧化硅；步驟3、在二氧化硅上用化學(xué)汽相淀積的方法生長一層多晶硅；步驟4、在多晶硅上制備硅光子學(xué)器件；
步驟5、刻蝕過孔，淀積金屬實現(xiàn)電學(xué)互連。綜上所述，本發(fā)明硅基光電器件集成方法至少具有以下優(yōu)點1)本發(fā)明硅基光電器件集成方法所采用的工藝均為微電子標(biāo)準工藝，易于實現(xiàn)， 合格率高。2)本發(fā)明硅基光電器件集成方法集成度高，單片集成，易于封裝，尤其適合于高速 電子學(xué)器件與光學(xué)器件集成芯片的制備。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種硅基光電器件集成方法，其特征在于，該方法包括在硅襯底上制備電子學(xué)器件；在已經(jīng)制備硅電子學(xué)器件的硅襯底上制備二氧化硅層；在二氧化硅層上制備多晶硅；在多晶硅上制備硅光子學(xué)器件；刻蝕過孔，淀積金屬實現(xiàn)電學(xué)互連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基光電器件集成方法，其特征在于，所述硅襯底為單晶硅， 或者為多晶硅，或者為鍺硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基光電器件集成方法，其特征在于，所述在硅襯底上制備 二氧化硅層采用化學(xué)汽相淀積、熱氧化、液相外延、磁控濺射或分子束外延方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基光電器件集成方法，其特征在于，所述在二氧化硅層上 制備多晶硅采用化學(xué)汽相淀積、汽相外延、磁控濺射、液相外延、置換還原法或分子束外延 方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基光電器件集成方法，其特征在于，所述刻蝕過孔采用干 法刻蝕或濕法刻蝕。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅基光電器件集成方法，該方法包括在硅襯底上制備電子學(xué)器件；在已經(jīng)制備硅電子學(xué)器件的硅襯底上制備二氧化硅層；在二氧化硅層上制備多晶硅；在多晶硅上制備硅光子學(xué)器件；刻蝕過孔，淀積金屬實現(xiàn)電學(xué)互連。本發(fā)明提供的硅基光電器件集成方法所采用的工藝均為微電子標(biāo)準工藝，易于實現(xiàn)，合格率高，且集成度高，單片集成，易于封裝，尤其適合于高速電子學(xué)器件與光學(xué)器件集成芯片的制備。
文檔編號H01L21/822GK101996947SQ20091009140
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者余金中, 俞育德, 李運濤 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所