[发明专利]半导体器件的形成方法

说明书

一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成若干分立的半导体层，所述半导体层的横截面呈梯形状；形成石墨烯层，所述石墨烯层覆盖所述半导体层的顶部表面。所述半导体器件的形成方法抑制了半导体层中光波的耗散。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件的形成方法。

背景技术

目前，基于硅材料的光子学已成为集成光学中的重要研究领域之一。基于硅材料的光子器件如光通信无源器件、调节器、探测器、光放大器及广元等发展已较为成熟。由于硅材料具有低电光系数、低光发射效率、非宽频带光学材料和高传播损耗等固有缺陷，且随着集成电路领域器件尺寸的不断减小，硅材料逐渐接近其加工极限。因此光通信和微纳光学器件领域发展迫切需要一种能够同时具有硅材料特性和宽频带光子特性的混合材料，其中具有较大开发潜力的石墨烯受到广泛关注。

石墨烯(Graphene)是一种单层蜂窝晶体点阵上的碳原子组成的二维晶体。石墨烯不仅具有非常出色的力学性能和热稳定性，还具有出色的电学性能，例如高载流子迁移率、可调谐带隙、室温下的量子霍尔效应等，并且，石墨烯由于本身特殊性能可以在其材料内部实现多功能信号的发射、传送、调制和探测等功能。

石墨烯优越的电学性能使发展石墨烯基的晶体管和集成电路成为可能，并有可能取代硅称为新一代的主流半导体材料，石墨烯与硅波导(silicon waveguide)集成技术能够应用于新型光电和非线性光学器件，石墨烯与硅波导集成的器件，也可称为硅上的石墨烯(GSi，Graphene on Silicon)器件，硅上的石墨烯器件具有硅上的石墨烯波导(GSiwaveguide)。

然而，现有技术形成的硅上的石墨烯的半导体器件的性能仍有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件的形成方法，抑制半导体层中光波的耗散。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成若干分立的半导体层，所述半导体层的横截面呈梯形状；形成石墨烯层，所述石墨烯层覆盖所述半导体层的顶部表面。

可选的，形成所述半导体层的步骤为：在所述基底上沉积半导体材料层；采用各向异性干刻工艺刻蚀所述半导体材料层直至暴露出所述基底表面，形成半导体层。

可选的，所述各向异性干刻工艺为各向异性等离子体刻蚀工艺，参数为：采用的气体为CF₄、C₂H₂、CH₄、C₄F₈和O₂，CF₄的流量为10sccm～200sccm，C₂H₂的流量为0sccm～50sccm，CH₄的流量为0sccm～50sccm，C₄F₈的流量为0sccm～100sccm，O₂的流量为0sccm～50sccm，源射频功率100瓦～1000瓦，偏置射频功率为100瓦～500瓦，腔室压强为2mtorr～200mtorr。

可选的，在所述半导体层的顶部表面形成石墨烯层，步骤为：在所述半导体层的侧壁形成隔离层，所述隔离层的顶部表面和所述半导体层的顶部表面齐平；在所述基底上形成覆盖所述半导体层和隔离层的含碳材料层；对所述含碳材料层和半导体层进行退火处理，在所述半导体层的顶部表面形成石墨烯层；退火处理之后，去除所述含碳材料层和隔离层。

可选的，所述含碳材料层的材料为聚甲基丙乙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛或聚四氟乙烯。

可选的，形成所述含碳材料层的工艺为旋转涂覆工艺。

可选的，所述退火处理为激光退火或快速热退火。