[发明专利]反偏型硅发光SOI光电隔离器、其集成电路及制作方法

权利要求书

1.一种反偏型硅发光SOI光电隔离器，其特征在于：包括作为衬底硅的第一衬底、作为SiO₂中间层的第一介质层和顶层硅，所述第一衬底与顶层硅通过智能剥离技术键合；

所述反偏型硅发光SOI光电隔离器包括制作在第一衬底中的硅光探测器、第一介质层以及制作在顶层硅中的硅光源；

所述第一衬底是n^-掺杂/p^-掺杂的硅衬底，第一衬底中注入有第一深p阱以及与第一深p阱相连形成第一岛的第一高深宽比p⁺阱和第二高深宽比p⁺阱，第一岛的上部嵌有第一薄n⁺阱；

从第一高深宽比p⁺阱引出硅光探测器阴极、从第一薄n⁺阱引出硅光探测器阳极；

所述顶层硅采用以下两种结构中的任意一种：

①第一种结构

所述顶层硅是p型掺杂的硅膜，在顶层硅中嵌有第一n⁺阱，第一n⁺阱周围做有与第一n⁺阱连通的环形的第一n^-阱，第一n^-阱包围第一n⁺阱且结深大于第一n⁺阱，从第一n⁺阱引出光源正极，

第一n^-阱的周围做有环形的第一p⁺阱，第一p⁺阱包围第一n^-阱且与第一n^-阱之间具有间隔，从第一p⁺阱引出光源负极；

②第二种结构

所述顶层硅是p型掺杂的硅膜，顶层硅中嵌有S个间隔分布又彼此连通的n⁺阱组成的锯齿形n⁺阱，锯齿形n⁺阱将p型掺杂的硅膜分割成S+1个间隔分布又彼此连通的p阱形成的内锯齿形p阱；光源正极从锯齿形n⁺阱引出，光源负极从内锯齿形p阱引出；

所述S∈[5,10]。

2.根据权利要求1所述的反偏型硅发光SOI光电隔离器的制作方法，其特征在于包括依次进行的以下步骤：

一、选用n^-掺杂/p^-掺杂的第一硅晶圆作为第一衬底，借助掩膜版，使用离子注入工艺在第一衬底上，首先依次完成第一深p阱、第一高深宽比p⁺阱、第二高深宽比p⁺阱的制作形成第一岛，然后在第一岛的上部嵌入第一薄n⁺阱；

二、采用低压力化学气相沉积法在第一衬底上生长厚度为300nm～500nm的第一SiO₂层，以起到电学隔离的作用；

三、选用第二硅晶圆，利用离子注入工艺向第二硅晶圆中注入H⁺离子，从而在第二硅晶圆内部形成具有微小气泡的离子注入层；

注入H⁺离子的注入剂量为3.0×10¹⁷/cm²～5.0×10¹⁷/cm²，注入能量为50KeV～80KeV；

四、将第二晶圆作为顶层硅与第一晶圆进行清洗和活化处理,然后在室温下把二者的抛光面贴合在一起进行预键合；

五、将预键合的硅晶圆在400～600℃环境下进行热处理，以提高键合界面的结合强度并消除离子注入形成的损伤，通过热处理，以离子注入层作为边界将其一侧的预键合的硅晶圆以薄膜的形式剥离，最终形成SOI结构；

六、在顶层硅中嵌入硅光源；

七、采用感应耦合等离子体刻蚀工艺对顶层硅进行刻蚀，去除硅光源周围多余顶层硅，直至暴露出第一SiO₂层；

八、采用低压力化学气相沉积法在第一SiO₂层的上方生长厚度为200nm～400nm第二SiO₂层，使第二SiO₂层覆盖顶层硅，第二SiO₂层与第一SiO₂层一起组成第一介质层，之后采用化学机械抛光工艺对第一介质层抛光；

九、采用感应耦合等离子体刻蚀工艺刻蚀第一介质层，形成电极凹槽，之后采用磁控溅射在电极凹槽中制作铝电极，并刻蚀掉多余的铝金属，最终形成硅光探测器阳极、硅光探测器阴极、光源正极和光源负极；

十、低温退火，使硅光探测器阳极、硅光探测器阴极、光源正极和光源负极与各自所在的位置分别形成欧姆接触。