[发明专利]双层隔离层的SOI衬底

说明书

本发明提供一种双层隔离层的SOI衬底，所述SOI衬底包括：衬底硅层；第一隔离层，位于所述衬底硅层之上，所述第一隔离层具有第一折射率；第二隔离层，位于所述第一隔离层之上，所述第二隔离层具有第二折射率；以及顶层硅层，位于所述第二隔离层之上；其中，所述第一折射率小于所述第二折射率。本发明的SOI衬底可用于制作硅光子器件，如在所有硅光子器件中都需要使用波导与光纤相互耦合的模斑转换器，可以使得模斑转换器具有低耦合损耗、大波长带宽、偏振不敏感、耦合容差大、便于与光纤封装等优点，在光通信领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于半导体器件设计及光通信领域，特别是涉及一种双层隔离层的SOI衬底。

背景技术

绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator，SOI)技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。通过在绝缘体上形成半导体薄膜，SOI材料具有了体硅所无法比拟的优点：可以实现集成电路中元器件的介质隔离，彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应；采用这种材料制成的集成电路还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电路等优势，因此可以说SOI将有可能成为深亚微米的低压、低功耗集成电路的主流技术。

随着智能设备的崛起和社交网络的普及，通信业务量呈现爆炸式增长。传统的电互联技术由于晶体管数量的增加和芯片吞吐量成倍增长面临着功耗过大和延时过高的问题，仅目前全球计算中心消耗的电量就占全球总发电量的0.8％。硅光子技术的发展，为解决这些问题提供了有效的途径。一方面，硅基集成光器件的制作工艺与微电子工艺完全兼容，而光波又是一种频率极高的电磁波(200-1000THz)，为信号的传输提供了非常大的带宽；另一方面，波分复用(WDM)又将通信带宽的利用率大幅度提升；此外，光通信还有延时小，发热少，抗电磁干扰等优势。因此，硅光子技术正成为信息科学技术的前沿和热点，包括美国、欧盟、日本等发达国家纷纷将硅光子技术列入科技战略规划，力争在新一轮的电子信息技术变革中占据优势。

基于SOI晶圆的硅光子器件逐步进入量产阶段，目前普遍使用的SOI晶圆的隔离层是单层二氧化硅。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双层隔离层的SOI衬底，用于解决现有技术中单层隔离层的SOI晶圆在用于制作某些硅光子器件时不能发挥器件的优良性能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双层隔离层的SOI衬底，所述SOI衬底包括：衬底硅层；第一隔离层，位于所述衬底硅层之上，所述第一隔离层具有第一折射率；第二隔离层，位于所述第一隔离层之上，所述第二隔离层具有第二折射率；以及顶层硅层，位于所述第二隔离层之上；其中，所述第一折射率小于所述第二折射率。

可选地，所述第一射折射率及所述第二折射率均小于所述衬底硅层的折射率，且所述第一射折射率及所述第二折射率均小于所述顶层硅层的折射率。

可选地，所述第一隔离层包括第一折射率的第一SiO₂层，所述第二隔离层包括第二折射率的第二SiO₂层，所述第一折射率小于所述第二折射率。

可选地，所述第一隔离层包括SiO₂层，所述第二隔离层包括SiON层。

可选地，所述第一隔离层包括第一折射率的第一SiON层，所述第二隔离层包括第二折射率的第二SiON层，所述第一折射率小于所述第二折射率。

可选地，所述第一隔离层包括SiO₂层，所述第二隔离层包括SiN层。

可选地，所述第一隔离层包括SiON层，所述第二隔离层包括SiN层。

本发明还提供一种硅光子器件，所述硅光子器件为基于上述的双层隔离层的SOI衬底所形成的硅光子器件。