[发明专利]一种具有高厚度隔离层的复合衬底及其制备方法

说明书

本申请公开一种具有高厚度隔离层的复合衬底及其制备方法，属于半导体制备技术领域，包括：在衬底层上交替执行以下步骤至少两次，制备得到目标厚度的隔离层；其中，在衬底层上交替执行的步骤，包括：沉积第一硅层；将第一硅层全部氧化为二氧化硅，得到子隔离层；其中，隔离层的目标厚度为每次制备得到的子隔离层的厚度之和，每次制备得到的子隔离层的厚度均小于等于6μm，隔离层的目标厚度大于6μm。这样，通过多个厚度小于等于6μm的子隔离层，形成目标厚度大于6μm的隔离层，这样制备具有高厚度隔离层的复合衬底所需的时间，少于直接在衬底层上制备具有高厚度隔离层的复合衬底所需的时间，并且制备得到的隔离层致密、表面粗糙度低。

技术领域

本申请属于半导体制备技术领域，尤其涉及一种具有高厚度隔离层的复合衬底及其制备方法。

背景技术

在半导体工业中，通常使用硅材料作为衬底制作出各种半导体器件，但是，如果在硅衬底上直接制作半导体器件，半导体器件会与硅衬底电气耦合，进而导致较大的漏电流、高功耗和大的寄生电容。近年来发展出了一种新的半导体器件衬底，它由底层的硅衬底和二氧化硅隔离层组成，在二氧化硅隔离层上制备功能结构得到的半导体器件，可以利用二氧化硅隔离层隔断功能结构与底层衬底之间的电气耦合。

在二氧化硅隔离层上制备的功能结构可以拥有很好的光学性能、且价格低廉，是未来实现集成光学器件的一个极具潜力的应用方向。但是，这需要在硅衬底上制备高厚度的二氧化硅隔离层才能够消除硅衬底对波导结构性能的影响。

然而，现有的在硅衬底上制备二氧化硅隔离层的方法均不适用于制备高厚度的二氧化硅隔离层。例如，采用氧化法制备二氧化硅层时，由于二氧化硅层的氧化速率随氧化时间的增长而越来越低，因此，制备4.7μm厚度的二氧化硅层需要3天，制备6μm厚度的二氧化硅层需要5.5天，而制备10μm厚度的氧化硅层需要14-16天的时间；又例如，采用沉积法制备二氧化硅层，虽然时间上快，但是采用沉积法制备得到的氧化硅层结构疏松，性能不好。

发明内容

为解决现有的在硅衬底上制备二氧化硅隔离层的方法均不适用于制备高厚度的二氧化硅隔离层的问题，本申请提供一种具有高厚度隔离层的复合衬底及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种具有高厚度隔离层的复合衬底的制备方法，包括：在衬底层上交替执行以下步骤至少两次，制备得到目标厚度的隔离层；其中，在所述衬底层上交替执行的步骤，包括：沉积第一硅层，所述第一硅层为多晶硅或非晶硅；将所述第一硅层全部氧化为二氧化硅，得到子隔离层；其中，隔离层的目标厚度为每次制备得到的子隔离层的厚度之和，每次制备得到的子隔离层的厚度均小于等于6μm，所述隔离层的目标厚度大于6μm。

在一种可实现方式中，如果所述衬底层采用硅，则在所述衬底层上沉积第一硅层之前，还包括：将所述衬底层部分氧化为二氧化硅，得到第一隔离层，所述第一隔离层的厚度小于等于6μm；其中，所述隔离层的目标厚度为每次制备得到的子隔离层的厚度与所述第一隔离层的厚度之和。

在一种可实现方式中，在所述衬底层上沉积第一硅层之前，还包括：在衬底层上沉积第二硅层，所述第二硅层为多晶硅或非晶硅；将所述第二硅层部分氧化为二氧化硅，得到第二隔离层，所述第二隔离层的厚度等于小于6μm；其中，所述隔离层的目标厚度为每次制备得到的子隔离层的厚度与所述第二隔离层的厚度之和。

在一种可实现方式中，在制备得到第一隔离层之后、在衬底层上沉积第一硅层之前，还包括：在所述第一隔离层上沉积第三硅层，所述第三硅层为多晶硅或非晶硅；将所述第三硅层部分氧化为二氧化硅，得到第三隔离层，所述第三隔离层的厚度小于等于6μm；其中，所述隔离层的目标厚度为每次制备得到的子隔离层的厚度与所述第三隔离层的厚度之和。

在一种可实现方式中，将所述第一硅层全部氧化为二氧化硅的氧化温度为800℃-1100℃。

在一种可实现方式中，沉积第一硅层的温度为500℃-600℃，其中，所述第一硅层为多晶硅。