[发明专利]制作光子晶体的方法及光子晶体

说明书

本发明提供了一种制作光子晶体的方法及光子晶体，该制作光子晶体的方法包括以下步骤：提供绝缘体上硅(SOI)衬底；在所述绝缘体上硅(SOI)衬底上沉积硬掩膜层；在所述硬掩膜层上形成凹槽；采用原子层沉积(ALD)工艺在所述凹槽内形成侧墙；在所述绝缘体上硅(SOI)衬底上形成孔洞结构。采用原子层沉积侧墙工艺，减小孔洞尺寸，实现超出光刻机能力范围的光子晶体结构。

技术领域

本发明涉及光子晶体制造技术领域，具体涉及一种制作光子晶体的方法及光子晶体。

背景技术

光子晶体(又称光子禁带材料)从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。与半导体晶格对电子波函数的调制相类似，光子带隙材料能够调制具有相应波长的电磁波—当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。

光子晶体和半导体在基本模型和研究思路上有许多相似之处，原则上人们可以通过设计和制造光子晶体及其器件，达到控制光子运动的目的。但是光子晶体形成的周期性孔洞结构很多时候超过光刻机能力限制，对半导体制备工艺要求很高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种制作光子晶体的方法及光子晶体，采用原子层沉积侧墙工艺，减小孔洞尺寸，实现超出光刻机能力范围的光子晶体结构，以解决现有制备方法中晶体形成的周期性孔洞结构超过光刻机能力限制的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种制作光子晶体的方法。

该制作光子晶体的方法包括以下步骤：

提供绝缘体上硅(SOI)衬底；

在所述绝缘体上硅(SOI)衬底上沉积硬掩膜层；

在所述硬掩膜层上形成凹槽；

采用原子层沉积(ALD)工艺在所述凹槽内形成侧墙；

在所述绝缘体上硅(SOI)衬底上形成孔洞结构。

进一步的，所述绝缘体上硅(SOI)衬底包括支撑衬底、位于所述支撑衬底上的氧化物埋层(BOX层)以及位于所述氧化物埋层上的硅层。

进一步的，在所述绝缘体上硅(SOI)衬底上沉积硬掩膜层；然后采用光刻工艺刻蚀所述硬掩膜层以形成所述凹槽。

进一步的，所述硬掩膜层的材料为氧化硅或氮化硅。

进一步的，采用原子层沉积(ALD)工艺在所述凹槽内形成侧墙包括：

覆盖所述凹槽采用原子层沉积(ALD)工艺沉积介质材料，形成介质层；

刻蚀所述介质层，以形成覆盖所述凹槽内相对两侧面的侧墙。

进一步的，所述介质材料为氧化铪或三氧化二铝。

进一步的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述介质层以形成所述侧墙。

进一步的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硅层，以在所述硅层上形成孔洞结构。

进一步的，还包括：去除所述侧墙和所述硬掩膜层，以形成具有所述孔洞结构的光子晶体。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种光子晶体。

根据上述的制作光子晶体的方法制作得到的光子晶体。

在本发明实施例中，采用原子层沉积侧墙工艺，减小光子晶体中的孔洞尺寸，实现超出光刻机能力范围的光子晶体结构。

附图说明