多深度波导结构的制造方法及多深度波导结构与流程

本发明涉及半导体制造，特别涉及一种多深度波导结构的制造方法及多深度波导结构。

背景技术：

1、多深度硅波导是硅光技术中的一个重要组成部分，它涉及到在硅基材料上通过多层不同深度的刻蚀工艺来形成具有特定光学性质的波导结构。但是如何实现多深度硅波导是目前图形化工艺难点之一，特别是硅波导中的全刻蚀图形化，要求在深刻蚀图形化的基础上进行，故该工艺的前层平坦化是一个很大的挑战。

2、在进行深刻蚀图形化时，常利用多层掩膜堆叠结构来进行图像的转移，在实际开发过程中，采用常规厚度的多层掩膜堆叠结构，在部分孤立深刻蚀图形区域出现了图形化薄弱点，这一区域堆叠结构的各膜层比平面区域要薄，进行后续的全刻蚀时，这一区域堆叠结构的各膜层都会比平面区域先消耗完而损伤到下层硅衬底。针对该问题目前采用的方法是加厚的堆叠结构的各膜层，但是过厚会导致刻蚀负载效应，影响硅波导的倾角，同时导致各膜层因厚度增加而偏离光学反射率仿真最佳值，会造成光刻胶驻波效应。另一方面，前层的不平整会造成光刻过程中出现离焦现象，从而影响光刻工艺的分辨率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多深度波导结构的制造方法及多深度波导结构，以解决现有技术中的一个或多个问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种多深度波导结构的制造方法，包括：

3、提供具有沟槽的衬底；

4、利用填充层填充所述沟槽，所述填充层的上表面与所述衬底的上表面持平；

5、在所述填充层和所述衬底的表面形成多层掩膜堆叠结构，所述多层掩膜堆叠结构各膜层的厚度值与所采用的光刻工艺的光学反射率仿真最佳值相匹配；

6、图形化所述多层掩膜堆叠结构，并以图形化的所述多层掩膜堆叠结构为掩膜对所述衬底进行刻蚀，以将目标图案转移至所述衬底；以及，

7、去除剩余的所述多层掩膜堆叠结构和所述填充层。

8、可选的，在所述的多深度波导结构的制造方法中，形成所述填充层的步骤包括：

9、在所述沟槽内过填充所述填充层，以使得所述填充层的上表面高于所述衬底的上表面；以及，

10、平坦化所述填充层，以使得所述填充层的上表面与所述衬底的上表面持平。

11、可选的，在所述的多深度波导结构的制造方法中，平坦化所述填充层的工艺包括：刻蚀平坦化工艺。

12、可选的，在所述的多深度波导结构的制造方法中，所述填充层包括底部抗反射涂层。

13、可选的，在所述的多深度波导结构的制造方法中，所述多层掩膜堆叠结构包括自下而上依次堆叠的底层、中间层和顶层，所述底层用作平坦化层和刻蚀阻挡层，所述中间层为抗反射层，所述顶层为光刻胶层。

14、可选的，在所述的多深度波导结构的制造方法中，所述中间层包括含硅抗反射涂层。

15、可选的，在所述的多深度波导结构的制造方法中，所述底层包括旋涂碳层。

16、可选的，在所述的多深度波导结构的制造方法中，所述衬底为硅衬底。

17、可选的，在所述的多深度波导结构的制造方法中，所述光学反射率仿真最佳值基于所采用的光刻机的光刻性能以及所述多层掩膜堆叠结构相应膜层的材料性能仿真得到。

18、本发明还提供一种多深度波导结构，所述多深度波导结构利用如前任一项所述的制造方法制造而成。

19、综上所述，本发明提供的多深度波导结构的制造方法及多深度波导结构包括：提供具有沟槽的衬底；利用填充层填充所述沟槽，所述填充层的上表面与所述衬底的上表面持平；在所述填充层和所述衬底的表面形成多层掩膜堆叠结构，所述多层掩膜堆叠结构各膜层的厚度值与所采用的光刻工艺的光学反射率仿真最佳值相匹配；图形化所述多层掩膜堆叠结构，并以图形化的所述多层掩膜堆叠结构为掩膜对所述衬底进行刻蚀，以将目标图案转移至所述衬底；以及，去除剩余的所述多层掩膜堆叠结构和所述填充层。本发明提供的所述制造方法，使用填充层对刻蚀后的沟槽填充，可在形成多层掩膜堆叠结构之前，达到平坦化的目的，如此，可以避免多层掩膜堆叠结构不同区域出现厚度差而造成下层衬底刻蚀损伤，因此也无需加厚多层掩膜堆叠结构的各膜层来避免下层衬底刻蚀损伤，多层掩膜堆叠结构的各膜层可以维持在光学反射率仿真最佳值，另外，也可以避免因多层掩膜堆叠结构的各膜层过厚而导致的刻蚀负载效应产生，同时也节省材料，降低生产成本。

1.一种多深度波导结构的制造方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的多深度波导结构的制造方法，其特征在于，形成所述填充层的步骤包括：

3.如权利要求2所述的多深度波导结构的制造方法，其特征在于，平坦化所述填充层的工艺包括：刻蚀平坦化工艺。

4.如权利要求1所述的多深度波导结构的制造方法，其特征在于，所述填充层包括底部抗反射涂层。

5.如权利要求1所述的多深度波导结构的制造方法，其特征在于，所述多层掩膜堆叠结构包括自下而上依次堆叠的底层、中间层和顶层，所述底层用作平坦化层和刻蚀阻挡层，所述中间层为抗反射层，所述顶层为光刻胶层。

6.如权利要求5所述的多深度波导结构的制造方法，其特征在于，所述中间层包括含硅抗反射涂层。

7.如权利要求5所述的多深度波导结构的制造方法，其特征在于，所述底层包括旋涂碳层。

8.如权利要求1所述的多深度波导结构的制造方法，其特征在于，所述衬底为硅衬底。

9.如权利要求1所述的多深度波导结构的制造方法，其特征在于，所述光学反射率仿真最佳值基于所采用的光刻机的光刻性能以及所述多层掩膜堆叠结构相应膜层的材料性能仿真得到。

10.一种多深度波导结构，其特征在于，所述多深度波导结构利用如权利要求1～9任一项所述的制造方法制造而成。