热氧化方法改善硅干法刻蚀波导的表面粗糙度3.pdfVIP

　第 25 卷第 11 期 半　导　体　学　报 . 25, . 11 V o l N o 　2004 年 11 月 CH IN E SE JOU RN AL O F SEM ICON DU CTO R S N ov. , 2004 热氧化方法改善硅干法刻蚀波导的表面粗糙度 陈媛媛　夏金松　樊中朝　余金中 ( 中国科学院半导体研究所 集成光电子国家重点实验室, 北京　100083) 摘要: 提出了一种热氧化的方法来改善干法刻蚀硅波导的表面质量. 通过 Sup rem 二维工艺模拟程序对氧化过程的 物理模型进行了分析. 用实验证实了该方法的可行性并与模拟结果进行了比较. 实验中将硅波导的表面粗糙度由 654nm 降低到了 88nm. 另外讨论了分次氧化方法的利弊. 关键词: 热氧化; 光波导; 表面粗糙度 EEACC: 2550E ; 2550X ; 4 130 中图分类号: O 472+ 1　　　文献标识码: A 　　　文章编号: 02534 177 (2004) cm. 为了获得损耗小的波导, 需要设法减小波导表 [4 ] 1　前言 面粗糙度 . 本文提出了在硅表面用热氧化的方法生长一层 由于硅是一种廉价且工艺成熟的半导体材料, 厚的 SiO 2 层, 当去掉 SiO 2 后, 硅表面的粗糙度能够 继它在微电子领域的成功之后, 人们又把眼光投向 获得明显的改善, 表面粗糙度降低了 80% 以上. 了它在光学领域方面的应用. 硅光波导作为硅基光 电子集成和光子集成的基础, 其研究和应用十分重 2　物理模型 [ 1 ] 要 . 硅光波导的制作, 主要有干法刻蚀、湿法刻蚀 和扩散法等几种方法. 其中, 利用 , 等 当硅表面热氧化生长 SiO 2 时, 每生长 1 体积的 R IE ICP R IE 干法刻蚀技术, 可以刻蚀任意方向的波导, 刻蚀质量 SiO 2 需要消耗掉 045 体积的硅. 若硅的表面不平 [2 ] 好, 刻蚀出的脊型波导侧壁垂直度好 . 而湿法刻蚀 整, 存在一些峰状突起结构, 随着氧化过程不断吃进 技术虽然设备简单, 但刻蚀受晶向限制, 截面形状复 一部分硅, 这些峰状突起会逐渐被拉平. 此时再去掉 杂, 无法实现某些设计的波导结构. 但湿法刻蚀波导 SiO 2 覆盖层, 重新获得的硅表面粗糙