诸如锗硅碳化物波导的波导及其制作方法

专利名称：诸如锗硅碳化物波导的波导及其制作方法
技术领域：
本申请为美国优先权案号09/866,172号专利的部分连续申请案，在先申请案申请日期为2001年5月24日。
本发明一般是关于制作平面波导结构，而在特别的情形下是关于制作锗硅碳化物波导结构。
背景技术：
信息时代的到来增加了超高速应用的需求，这促使通讯系统中光学电路的使用日益增加。平面光波导被广泛使用于光通讯系统的零组件中。一典型的平面波导结构至少包含一下层的包层纤覆(cladding)区，一导光的核心区和一上层的包层纤覆区。导光的核心区相较于下层的包层纤覆或上层的包层纤覆区而言有较大的折射率。
由于硅锗波导可让光学和电子装置同时整合在单一的硅基板上，因此特别受到青睐。如今，硅已广泛使用在电子电路基板，而且可用低廉的成本得到高品质的硅。另外，硅和硅锗在1300nm和1500nm甚至更大的通信波长皆具有穿透性，硅锗的折射率较硅来的高。总之，通过不同的锗浓度可调整硅锗波导的光学和电子特性。
虽然硅锗波导结构的电子和光学特性令人激赏，但在制作低损失硅锗波导时仍存在若干问题。一般而言，硅锗波导结构至少包含下层的包层纤覆，主要是由硅组成；一硅锗核心以及一上层的包层纤覆，主要也是由硅组成。锗的晶格常数比硅大4％，因此，当硅锗在纯硅上生成时，晶格常数的差异可能会导致结构内极高的缺陷以及穿越位错密度。这些位错可能导致波导结构内光损失的增加。
除此之外，在典型硅锗波导结构的硅锗核心内，锗在垂直方向的分布可能与水平方向的分布不同，此种不对称导致双折射效应。一般而言，光波在波导传播至少包含两种正交偏振模式，一种与基板垂直，一种与基板平行。在传统硅锗波导结构，垂直模式与平行模式有不同的折射率，导致了传送信号时的色散(dispersion)。
因此，实有必要发展在硅上制作低损失和非色散式波导并将其量产的技术。

发明内容
本发明有若干实施例。
在本发明的一实施例中，形成一平面波导结构的方法至少包含在基板上形成第一渐进层(graded layer)，该第一渐进层至少包含硅、锗和碳，其中锗和碳浓度随第一渐进层的高度而增加；在第一渐进层上形成均质层(uniform layer)；以及在均质层上形成第二渐进层，该第二渐进层至少包含硅、锗和碳，其中锗和碳浓度随第二渐进层的高度而减少。
在本发明的另一实施例中，每一平面波导结构内的锗硅碳化物层是经由化学气相沉积制程形成，该制程至少包含决定理想的锗和(或)碳浓度数据曲线以及层面的厚度；决定多种气体的流率；以及根据所决定的流率，将多种气体引入沉积室内，而沉积室会保持在预先决定的压力和温度。在渐进锗硅碳化物层，至少一部份多种气体的流率在沉积制程时被调整，以达到理想的锗和(或)碳浓度数据曲线。
在本发明的一实施例中，决定多种气体的流率更包含获得锗浓度的实验资料以作为多种气体中第一气体流率的函数；获得碳浓度的实验资料以作为多种气体中第二气体流率的函数；并且根据所获得的实验资料以及理想的浓度数据曲线，计算第一和第二气体的流率。
在本发明的再另一实施例中，形成平面波导结构的方法至少包含提供一基板，基板的第一部份被一材料层覆盖，该材料层的材料与基板的不同、选择性地沉积均质锗硅碳化物层在基板第二部份上，该第二部份并未被材料层覆盖。化学气相沉积制程被用来选择性地沉积锗硅碳化物层，并且至少包含以下步骤提供多种沉积气体以沉积锗硅碳化物层；为了在锗硅碳化物层沉积后将其移除，提供至少一蚀刻剂气体；另外，移除该锗硅碳化物层的速度较沉积锗硅碳化物层在基板的第一部份来的快，而沉积该锗硅碳化物层的速度较移除基板第二部份的锗硅碳化物层来的快。


经由下列详细的描述以及权利要求说明，配合图示，将可使本发明其他的目的和特征更清楚明白。
图1是用以实施本发明的反应器示例图。
图2A说明波导结构，该结构可依本发明的实施例制作。
图2B是锗硅碳化物层的X光光电子衍射图，说明在锗硅碳化物层的晶格常数上增加碳的效果。
图3说明依本发明制作的波导结构的浓度数据曲线图。
图4为依本发明实施例制作波导结构的处理步骤流程图。
图5说明在图4的一些处理步骤中，波导结构的截面示意图。
图6为依本发明实施例，根据预先决定的浓度数据曲线，形成一层面的程序的流程图。
图7A说明在薄膜内实验性决定的锗浓度与六个各别的气体流率所形成的近似曲线。
图7B说明在薄膜内实验性决定的碳浓度与六个各别的气体流率所形成的近似曲线。
图8说明成长率曲线，该曲线是利用实验量测的锗硅碳化物薄膜成长率，对应六个各别的锗烷混合物流率除以稀释气体流率的比值，并经曲线近似所得到。
图9说明制作波导结构的精选沉积技术，该波导结构的制作乃依据本发明的实施例。
图10为利用本发明另一实施例制作波导结构的处理步骤流程图。
图11说明在图10的一些处理步骤中，波导结构的截面示意图。
图12为利用本发明的再另一实施例制作波导结构的处理步骤流程图。
图13说明在图12的一些处理步骤中，波导结构的截面示意图。
具体实施例方式
第一图显示反应器100，可依本发明用来制作波导。反应器100可以是商用的沉积系统，例如位于加州圣克拉拉市的应用材料公司的EPICentura系统，并根据本发明的描述修改。本发明的优点在于并不限制一定要EPI Centura系统，其他沉积系统亦可。
反应器100至少包含沉积室12，具有上层圆盖14、下层圆盖16和边壁18。在沉积室12内有一支撑面20横向延伸穿过沉积室12，将沉积室12分成支撑面20的上的上部22，与支撑面20的下的下部24。晶圆99置放在支撑面20的上面。支撑面20被固定在轴26上，马达与轴26相连，并用以转动轴26、支撑面20和其上的晶圆99。
边壁18内的进气歧管30可让一或多种气体进入沉积室12。边壁18内的出风口32在进气歧管对面，用来将沉积室12内的气体排出。多个高效能灯34固定在沉积室12周围，光线会经过上层和下层圆盖到支撑面20的上，将支撑面20和其上的晶圆99加热。下层和上层的高温计36以及40，用来监控沉积室12的温度。沉积室12内的压力则由一或多个压力感应器42监控，并且利用如控制真空源和压力控制阀的方式调整。
处理器110控制沉积室12内的温度和压力。处理器110可以是一包含在反应器100内的电脑晶片，或是分离的数位电脑，具有执行程式的指令。高温器36和40通过线44与处理器110连接。处理器110接收有关基板温度的信息，控制加热灯34，从而控制基板温度。一或多个压力感应器42也通过线46与处理器110连接。处理器110接收有关沉积室压力的信息，利用如控制与沉积室12相连的真空源和压力控制阀的方式控制压力。
图1更显示一气体供应系统，用来将成分引入沉积室12内。在一实施例中，该系统包含至少三气体供应源120、121和122，以提供三种不同的来源气体130、131和132，而稀释/惰性气体供应124提供稀释/惰性气体134。处理器110利用进气歧管30控制每一来源气体和稀释/惰性气体的进入，并且利用可变流率的质流控制器160、161、162和164控制每一气体的流量。来源气体和稀释气体可以在沉积室12内混合，或是在进入沉积室12前预先混合较佳，如第一图所示。
图2A以图示说明波导结构200，该结构可依本发明的实施例制作。在该实施例中，波导结构200至少包含基板210、在基板210上形成的隔离层220和在隔离层220上形成的第一渐进层230。波导结构200更包含在第一渐进层230上形成的均质层240、在均质层240上形成的第二渐进层250，以及在第二渐进层250上形成的上层包层纤覆层260。渐进层230和250具有折射率，该折射率单调地随每一层的高度而变化。特别的是，该折射率随渐进层230的高度而增加，并且随渐进层250的高度而减少。
第一和第二渐进层，230和250，以及均质层240是由第一光学材料、第二光学材料和第三晶格常数调整材料组成。该两种光学材料会被选择，使得当两种材料的相对浓度改变时，导致层面的折射率发生变化。在本发明的一实施例中，第一光学材料是硅源材料，而第二光学材料是折射率调整材料，例如锗。第一或第二渐进层或均质层任何一点的折射率与锗的浓度有关，当锗的浓度增加时就会增加折射率。
在第一渐进层230中，第二光学材料的浓度会随渐进层的高度增加，而第三材料的浓度与第二材料的浓度保持比例。高度的测量是沿着基板210垂直方向，从隔离层220和第一渐进层230的分界面到第一渐进层230和均质层240的分界面。在一实施例中，浓度数据曲线沿着基板210垂直方向成线性关系变化(见第3(a)图)。然而，在其他实施例中，浓度数据曲线成非线性关系变化仍然是在预期之中(见第3(d)-3(f)例图)。
均质层240的组成材料与形成渐进层230和250的两种光学材料以及第三晶格常数调整材料相同。然而，这三种材料的相对浓度在均质层240的每一个地方均保持一定。在一实施例中，此三种材料的相对浓度分别与第一渐进层230分界面B以及第二渐进层250分界面C的相对浓度相同。在其他实施例中，会选择浓度让均质层的折射率在分界面B时高于第一渐进层230的折射率，且在分界面C时高于第二渐进层250的折射率。
第二渐进层250的组成材料与形成第一渐进层230和均质层240的两种光学材料以及第三晶格常数调整材料相同，但第二和第三材料的浓度随第二渐进层250的高度而减少。高度的测量是沿着基板210垂直方向，从均质层240和第二渐进层250的分界面到第二渐进层250和上层包层纤覆层260的分界面。在一实施例中，浓度数据曲线沿着基板210垂直方向成线性关系变化(见第3(a)图)。然而，在其他实施例中，如后面对图3的描述，浓度数据曲线成非线性关系变化仍然是在预期的中(第3(d)-3(f)图)。
基板210可以是任何适于化学气相沉积的基板，例如硅基板。大部分商业用基板含有污染物，在波导结构形成时，这些污染物可能会散布到波导结构内，并造成最后波导结构内的光损失。
隔离层220是在形成波导结构时，用来防止来自基板210的污染物散布至层面230、240、250和260内。隔离层220的厚度是根据基板内的污染物数量而定。如果基板210含有高级别的污染物，则可能需要厚的隔离层220。如果污染物的级别较低，则薄的隔离层220就足够。隔离层220可以是任何适于防止污染物扩散的材料，并且在分界面A时有比第一渐进层230低的折射率。举例而言，隔离层220可以是磊晶硅(epitaxialsilicon)。当基板210为完全纯净或只含有极少量的污染物时，则可以不需要隔离层220。
上层包层纤覆层是用来将光束局限在第一渐进层230、第二渐进层250和均质层240内传导。上层包层纤覆层可以任何折射率低于层面230、240和250的合适材质作为材料。较佳的状况是，上层包层纤覆层的折射率与基板的折射率相同，且利用与基板210相同的材料组成。在选择包层纤覆层的厚度时，需考量到让光束在层面230、240和250行进时会实际上认为包层纤覆层有无限厚。包层纤覆层的厚度约在1-20μm的范围较佳。
在本发明的一实施例中，第三材料是碳。会采用第三材料是为减少缺陷以及穿越位错所造成的损失，而缺陷以及穿越位错是由于第一或第二渐进层或均质层和隔离层或上层包层纤覆层或硅基板间的晶格常数差异所致。不同层面中的晶格常数非常相近可帮助减少在这些层面分界面上的位错和晶格应变。图2B是锗硅碳化物层的X光光电子衍射图，说明在锗硅碳化物层的晶格常数上增加碳的效果。图2B显示当锗硅碳化物层的碳百分比从0％增加到0.32％时，锗硅碳化物层的晶格常数与硅的晶格常数会越来越接近。
在一实施例中，波导结构200不包含上层包层纤覆层260，在该例中，空气将光束局限在层面230、240和250中。在另一实施例中，波导结构200不包含隔离层。在再另一实施例中，波导结构200不包含均质层240，在该结构中，第二渐进层直接形成在第一渐进层上。
在其他实施例中，波导结构200不包含第一和第二渐进层。更确切的说，波导结构200至少包含基板210和直接形成在基板210上的均质层240。此波导结构200可能更包含隔离层220和上层包层纤覆层260。层面220和260的主要组成材料以磊晶硅较佳。
在一实施例中，第一和第二渐进层的浓度数据曲线是对称的，换言之，第二渐进层250内锗和碳浓度的减少率与第一渐进层230内锗和碳浓度的增加率相同。在其他实施例中，第一和第二渐进层的浓度数据曲线不对称仍然是在预期之中。基板以硅基板较佳。隔离层形成在基板上并至少包含磊晶硅则是选择性步骤。隔离层的厚度典型约在0-10μm的范围。第一渐进层230形成在隔离层之上，并至少包含硅、锗和碳。在该实施例中，第一渐进层内锗和碳的浓度随高度线性增加，如第3(a)和3(c)图所示。其他锗和碳的浓度数据曲线，如图3(d)-3(f)的说明，也在预期之中。
在该实施例中，位于分界面A的锗浓度约0％，而位于分界面B的锗浓度约2-5％，并随层面的高度增加，亦即随基板的垂直方向线性增加。在典型的情况中，第一渐进层230中的锗浓度范围约从0％到5％，而且随渐进层230高度以每μm大约0.1％到10％的比率增加锗浓度。在一实施例中，渐进层230中的锗浓度以每μm约5-10％的比率，从分界面A的0％增加到分界面B的2％，因此渐进层230约0.2-0.4μm厚。
在该实施例中，均质层240内的锗浓度约在2-5％的范围，而均质层约2-5μm厚。均质层240内的锗浓度分别与第一渐进层230分界面B以及第二渐进层250分界面C的锗浓度相同较佳。在其他实施例中，均质层240内的锗浓度分别高于第一和第二渐进层230和250分界面B和C的锗浓度。因此在该实施例中，均质层240的折射率分别高于层面230和250在分界面B和C的折射率。
在第二渐进层250中，锗浓度随高度减少，范围约从5％到0％，而且第二渐进层250随高度以每μm大约0.1％到10％的比率减少锗浓度。在一实施例中，锗浓度以每μm约5-10％的比率，从分界面C的2％减少到分界面D的0％，因此第二渐进层250约0.2-0.4μm厚。较佳的情况是，第一渐进层230的浓度数据曲线和厚度与第二渐进层250的浓度数据曲线和厚度对称。上层包层纤覆层260，主要以磊晶硅组成，形成在第二渐进层250的上，亦为较佳情况。
在第一和第二渐进层以及均质层内的任一点，碳的浓度约锗浓度的10％较佳。
图3说明浓度数据曲线图，可用来依本发明的一实施例制作波导结构。为了依本发明中有均质层240的三实施例，制作模范波导结构200，图3(a)、(d)和(f)显示第二光学材料(例如锗)的浓度数据曲线图。在这些实施例中，第二光学材料的浓度单调地随第一渐进层230高度增加，该浓度在均质层240保持一定，而且单调地随第二渐进层250高度减少。浓度的增加和减少皆与高度呈线性关系，如图3(a)，或是呈一非线性关系。例如图3(d)所示，第一渐进层230的浓度从第一渐进层底部到顶部，随高度增加越来越快，而第二渐进层250的浓度从第二渐进层底部到顶部，随高度减少越来越快。另一非线性改变的例子如图3(f)所示，第一渐进层的浓度在第一渐进层底部附近，随高度快速增加，并且在第一渐进层和均质层分界面附近达到饱和，而第二渐进层的浓度从均质层和第二渐进层分界面到第二渐进层顶部，减少越来越快。另外，隔离层220形成在第一渐进层230形成之前则是选择性步骤。这些实施例可能也包含第二渐进层250上的上层包层纤覆层260。
图3(b)显示的浓度数据曲线代表在基板210上的结构只有一均质浓度层，该实施例并不包含第一或第二渐进层。在该实施例中，均质层240直接形成在基板210之上。该结构也可选择性地在基板210和均质层240和/或均质层240上的上层包层纤覆层间包含隔离层。图3(c)和(e)说明结构中未包含均质层的浓度数据曲线。再重复一次，浓度的增加或减少与高度呈线性关系，如图3(c)所示，或是一些非线性关系，如图3(e)所示单调地增加到最大值再单调地减少。在这些实施例中，第二渐进层250直接形成在第一渐进层230上。隔离层220形成在第一渐进层230形成之前则是选择性步骤。结构200可能也包含第二渐进层250上的上层包层纤覆层260。
在较佳的情形下，锗硅碳化物波导结构内的碳浓度数据曲线与锗浓度数据曲线相似，当整个结构中碳浓度与锗浓度保持一定比例，就可能是图3(a)-(f)中任一浓度数据曲线。
薄膜成长率与锗/碳浓度数据曲线的处理控制波导结构200利用化学气相沉积(CVD)制程制作，而且低压化学气相沉积(LPCVD)制程较佳。反应器100可用在此LPCVD积制程。处理器110控制第一、第二和第三来源气体130、131和132以及稀释气体134的引入，这些气体是用来形成基板210上的薄膜，例如隔离层220、渐进折射率薄膜230和250、均质折射率薄膜240，以及上层包层纤覆层260。为制作锗硅碳化物波导，第一来源气体130是硅气，意谓任何可被用来形成硅薄膜的来源气体均合适，例如硅甲烷、二硅甲烷、三硅甲烷、二氯硅烷、三氯硅烷，或其相互间的混合物或与氢混合。第二来源气体131是锗气，意谓任何可被用来形成锗薄膜，并与第一来源气体130相容的来源气体均可，例如锗烷(GeH4)、二锗烷，或其相互间的混合物或与氢混合。第三来源气体132是碳气，意谓任何可被用来形成碳薄膜，并与第一和第二来源气体相容的来源气体均可，例如甲硅烷(SiCH6)或其与氢气的混合物。在较佳的情形下，第一来源气体130为硅甲烷(SiH4)，第二来源气体131为锗烷(GeH4)混合H2，例如放1％的锗烷在H2中，第三来源气体132为甲硅烷SiCH6混合H2，例如放10％的甲硅烷在H2中。稀释气体134为H2。
当沉积室的压力和温度保持一定时，每一来源气体进入沉积室的流率是决定沉积在基板上的薄膜层成长率，以及薄膜层内锗和碳的浓度数据曲线的因素之一。例如硅甲烷的流率决定基板210上硅层的成长率。这些流率由质流控制器160、161、162和164调整，该质流控制器依次由处理器110控制，以便让每一层面形成理想的厚度。一方法可决定各种适当的流率以及适当沉积时间，将于后面作更详细的描述。
图6说明一程式的流程图，处理器110利用该程式，以预先决定的浓度数据曲线控制锗硅碳化物层的形成。该程式以储存在电脑可读的媒体，并且可由处理器110存取较佳。如图6所示，为了以理想的浓度数据曲线形成一层面，处理器110分别取得薄膜内锗和碳浓度的实验性资料为输入，并作为锗烷和甲硅烷混合物流率的函数(步骤710)。锗浓度的实验性资料是通过测量薄膜内锗浓度得到，该薄膜形成在多个测试晶圆上，伴随多个锗烷混合物的流率，当该锗烷混合物经过质流控制器161时，其余的气体流率会保持一定。碳浓度的实验性资料是通过测量薄膜内碳浓度得到，该薄膜形成在多个测试晶圆上，伴随多个甲硅烷混合物的流率，当该甲硅烷混合物经过质流控制器162时，其余的气体流率会保持一定。在较佳的情形下，用来得到实验性资料的第一来源气体和稀释气体流率与用于实际沉积制程的第一来源气体和稀释气体流率相同。一旦这些流率资料被搜集到，就会分别为锗或碳的浓度建立一曲线，作为锗烷或甲硅烷混合物流率的函数，然后透过曲线近似演算法，例如利用高斯-乔登演算法的最小平方近似法，来计算多项式的系数以达到实验量测的最适曲线。图7A说明实验性决定的锗浓度，对应六个各别的锗烷混合物流率除以稀释气体流率的比值所形成的近似曲线。图7B说明实验性决定的代用碳浓度，对应六个各别的甲硅烷混合物流率除以硅甲烷流率所形成的近似曲线。
在本发明的一实施例中，当锗硅碳化物薄膜被沉积时，硅甲烷流率和稀释气体流率会保持一定，而甲硅烷流率依照锗烷混合物流率变化。因此，锗硅碳化物薄膜成长率主要是由锗烷混合物流率所决定。处理器110取得锗硅碳化物薄膜成长率的实验性资料为输入，并作为锗烷混合物流率的函数(步骤712)。在一实施例中，实验性量测成长率是由相同的测试晶圆测量，该测试晶圆被用来测量锗浓度。成长率曲线是透过曲线近似演算法所得到，例如高斯-乔登演算法。图8说明该成长率曲线，其中显示出锗硅碳化物薄膜成长率为锗烷混合物流率除以稀释气体流率比值的函数。该曲线是利用实验量测的锗硅碳化物薄膜成长率，对应六个各别的锗烷混合物流率除以稀释气体流率的比值，并经曲线近似所得到。步骤710和步骤712可以任何顺序执行或同时执行。
为形成第一渐进锗硅碳化物层，理想的浓度数据曲线如同厚度函数，也要输入处理器110(步骤714和716)。处理器110利用理想的浓度数据曲线以及理想的厚度，计算在薄膜成长的不同点上，理想的锗和碳的浓度。在薄膜成长过程中，于每一预先决定时间间距开始时，为得到理想的浓度，相对应的锗烷流率由图7A计算，而相对应的甲硅烷流率则由图7B计算(步骤718)。然后，由第八图利用该流率来计算锗硅碳化物成长率(步骤720)。该成长率会与预先决定时间间距(Δt)一起决定在该时间间距的锗硅碳化物薄膜厚度(步骤722)。然后，处理器110调整硅甲烷130、锗烷131、甲硅烷132和氢气134的流量以进入沉积室12。在较佳的情形下，硅甲烷130和氢气134的流率被保持在预先决定的量值，该量值与计算锗烷和甲硅烷流率以及锗硅碳化物成长率的量值相同较佳。锗烷和甲硅烷流率是根据由浓度资料点所计算的数值调整。
在预先决定时间间距(Δt)中，全部理想厚度会减去沉积的锗硅碳化物薄膜厚度，并处理剩下要成长的厚度(步骤726)。新厚度以及如同厚度函数的理想输入浓度数据曲线，是用来计算锗和碳的新浓度值(步骤728)。上述的处理程序会在第二时间间距中，为这些新浓度值重复实施。该重复程序会不断进行直到全部理想厚度完成。
当沉积隔离层和上层包层纤覆层时，处理器110校测的执行是通过测量测试基板上某种材料(例如硅)的厚度，以便得到该来源气体的多个流率和沉积时间，例如为决定硅的成长率，处理器110测量硅层的厚度以便得到硅甲烷的多个流率。
然后，处理器110利用本技艺所熟知的曲线近似技术，例如高斯-乔登演算法的最小平方曲线近似(例如图7A即利用此法)，将该厚度成为流率函数。接着，处理器110利用此曲线计算适当的流率以及沉积时间，以形成理想厚度的硅层。在操作人员指定特定流率和厚度的情况下，处理器110利用此曲线决定时间间距，并利用该时间间距形成特定厚度的硅层。
图4和图5说明依本发明实施例制作波导结构的流程步骤。
首先，利用本技艺所熟知的标准光蚀刻技术，将预先决定的图案611形成在基板210上(步骤510)。基板210可以是任何适合光电设备制作的基板，以硅较佳。接着，利用本技艺所熟知的蚀刻技术，将该图案蚀刻在基板210上(步骤515，图5(a))。然后清理基板表面以去除污染物，例如在放置蚀刻的基板到沉积室12内之前，基板表面暴露在空气中所自然生成的氧化物(步骤520)。在一清理技术中，会将基板浸泡在水溶性氢氟酸溶液内以作为预先处理。然后将晶圆放进沉积室内，并以约900℃烘烤约一分钟。
在较低温为理想的情况下，可能要用到一专用预先清洗室(例如加州圣克拉拉市的应用材料公司的EPI Centura系统内就有使用到该设备)来处理清理步骤。在本例中，首先将晶圆放进水溶性氢氟酸溶液内，然后将晶圆放在预先清洗室，并以第一温度烘烤预先决定的时间间距，然后以第二温度烘烤第二预先决定的时间间距。在其中一例，第一次的烘烤约750-770℃，而第二次烘烤温度约在770-795℃的范围。
然后将清洁过的基板210装在反应器100的支撑面20上，该反应器在圆盖14和16间(步骤530)。接下来，利用高效能灯34，将反应器100的沉积室12加热到理想的温度(步骤540)。将沉积室12加热至550℃至1200℃之间较佳。将沉积室12加热至600℃至700℃之间则更佳。在此温度下形成锗硅碳化物层，将有助于将碳原子结合进锗硅碳化物薄膜的晶格，该锗硅碳化物薄膜已被沈积在沉积室内。一般相信，只有代用碳原子的浓度会影响锗硅碳化物层的晶格常数。接着，第一、第二和第三来源气体130、131和132，以及稀释气体134被引入沉积室12内(步骤550)。然后，调整沉积室12内的压力到理想的压力(步骤560)。若用低压CVD，则沉积室12的压力保持在760陶尔(Torr)以下。虽然步骤540、550及560似乎被描述成需按特别的顺序执行，但那些技术在本技艺中可接受以任何顺序执行这些步骤。
在达到理想的压力和温度后，一系列的层面会通过CVD或LPCVD形成在基板210之上。在锗硅碳化物波导的例中，处理器110控制硅甲烷、锗烷/H2、甲硅烷/H2与氢气的引入，分别经由质流控制器160、161、162、164。在本发明的一实施例中，硅隔离层616是第一个被沉积(步骤570)。为达成硅隔离层616的沉积，处理器110将质流控制器160调整在每分钟约10-500标准立方公分(sccm)的范围内，并将质流控制器164调整在每分钟约5-70标准公升(slm)的范围内。在较佳情形下，处理器110将质流控制器160调整到约50sccm，并将质流控制器164调整到约30-40slm。
接下来，利用CVD或LPCVD将第一渐进锗硅碳化物层618形成在隔离层616上(步骤572，图5(c))。在较佳的情形下，用硅甲烷、H2加1％的锗烷和H2加10％的甲硅烷来形成第一渐进锗硅碳化物层618。利用在第一渐进层内形成理想的锗和碳的浓度数据曲线的技术(如上述关于图6的揭示)，通过改变来源气体131或132进入沉积室12内的流率，可在质流控制器161或162完成薄膜高度上一种类的浓度变化(例如锗或碳)。
在一实施例中，硅甲烷和氢气流率保持一定，而锗烷混合物与甲硅烷混合物流率则是根据理想的浓度变化率以及第一渐进层618内理想的锗和碳最终浓度，流畅地从0sccm增加到预先决定的流率。在较佳的情形下，第一渐进层618内锗和碳的浓度随高度以每μm5-10％的比率增加，直到达到理想的锗和碳最终浓度。在较佳的实施例中，理想的最终锗浓度是2％，而理想的最终代用碳浓度是0.2％。在较佳的情形下，进入沉积室内的硅甲烷流率保持在约40-60sccm，而氢的流率保持在约25-45slm。
然后用CVD法将均质锗硅碳化物层形成在第一渐进锗硅碳化物层618上(步骤574，图5(d))。处理器110分别用质流控制器160、161、162、164控制硅甲烷、锗烷、甲硅烷与氢气。在一实施例中，处理器110利用步骤720所用来计算的成长率曲线(如上关于图7A、7B的描述)，决定硅甲烷130、锗烷/H2130与甲硅烷/H2132的流率，以得到理想薄膜厚度以及锗和碳浓度。在较佳的情形下，氢气流率在整个沉积过程中保持一定，并且约在5到7slm范围内。具特定锗和碳浓度的锗硅碳化物形成过程中会有成长率，处理器110利用该成长率决定本步骤的持续期间。
锗和碳浓度在均质层620保持一定，典型的情况约5％的锗和0.5％的碳。在较佳的情形下，均质层620内锗和碳的浓度在分界面B和C时，分别与第一和第二渐进层(618和622)的锗和碳的浓度相同(见图2A)。在其他实施例中，均质层620内锗和碳的浓度在分界面B和C时，会分别高于渐进层618和622的的锗和碳浓度。在本例中，均质层620的折射率高于第一和第二渐进层618和622的折射率。在一实施例中，均质层的厚度在2-5μm范围内，其成长率约220/min。
接下来，将已沉积的均质层620表面进行平坦化，以移除均质层620、渐进层618和隔离层616位于表平面610、612上的部分(步骤576，图5(e))。此平坦化工作可利用化学机械研磨完成。在执行平坦化步骤之前，会冷却基板210并将其从沉积室12移除。在平坦化后，会利用步骤520所描述的程序清理基板210的表面，然后执行步骤530、540、550和560。在另一实施例中，均质层620只充填在区域630中，且有一平坦的上表面，与图5(e)图显示的表面632相似。在该例中，不需平坦化步骤。
接下来，用CVD法将第二渐进锗硅碳化物层622形成在均质层620的上(步骤578，图5(f))。形成第二渐进层622的技术与步骤572中说明形成第一渐进层618的技术类似。调整相对浓度的气体流率，使第二渐进层622内锗和碳浓度随第二渐进层622的高度减少。在一实施例中，第二渐进层622内锗和碳的浓度数据曲线为线性曲线。然而，其他数据曲线，例如图3(d)-(f)的说明，也在预期中。
在步骤578，根据理想浓度变化率，锗烷混合物和甲硅烷混合物流率从预先决定的流率减少到0sccm。在较佳的情形下，层面622的锗和碳浓度以约每微米10％的比率减少，直到锗和碳浓度达0％为止，因此第二渐进层622约0.2-0.4μm。在较佳的情形下，进入沉积室的SiH4流率会保持在约50sccm，而H2流率会保持在约30-40slm。
然后蚀刻第二渐进层622，以移除沉积在表面610和612的硅锗(步骤580，图5(g))。再一次的冷却基板210并将其从沉积室12移除。蚀刻之后，利用步骤520所描述的程序清理晶圆的表面。然后执行步骤530、540、550和560，并利用如形成层面618的处理条件，将上层包层纤覆层624沉积在第二渐进层622上(步骤582，图5(h))。然后，如果有必要的话将上层包层纤覆层平坦化(步骤584，图5(i))。
对于只包含渐进层且不包含均质层的实施例，不执行步骤574和576。对于只包含均质层且不包含第一或第二渐进层的实施例，不执行步骤572、578和580。对于不包含上层包层纤覆层624的实施例，不执行步骤582和584。而对于不包含隔离层616的实施例，不执行步骤570。
第九图说明制作波导结构的精选CVD沉积技术，该波导结构的制作乃依据本发明的另一实施例。一般而言，在一精选CVD沉积技术中，沉积只发生在基板的特定区域上。要达成此目的，可通过沉积氧化物层1040在不需沉积的区域上。
在进行沉积时，氯化氢的蚀刻剂气体会被引入沉积室内，其方式可以如同分离的来源气体，或混合在其他来源气体内。当沈积层沉积在基板上时，蚀刻剂气体会将其移除。有覆盖氧化物层的区域的蚀刻率和沉积率与未覆盖氧化物层的区域的蚀刻率和沉积率并不相同。因此，若选择的成长条件是在氧化物表面上，沉积率低于蚀刻率，而在非氧化物表面上，沈积率高于蚀刻率，将导致薄膜只沉积在未被氧化物层覆盖的区域上。
例如将锗硅探化物层沉积在区域1030(图9)，并在表面1010和1020覆盖二氧化硅(氧化物)或氮化硅(氮化物)层1040。选择该成长条件会让在表面1010和1020(有覆盖氧化物或氮化物)上的锗硅碳化物沉积率低于将表面1010和1020上沉积的锗硅碳化物蚀刻(利用含氯的化学制品，例如氯化氢)掉的速率。再者，选择该成长条件会让区域1030内的锗硅碳化物沈积率高于区域1030内的锗硅碳化物被蚀刻的速率。这会让锗硅碳化物沉积在区域1030内，而不会沉积在表面1010和1020上。
为依据本发明形成波导结构，氧化物或氮化物层会形成在硅基板上，并利用本技艺一般所熟知的技术，将图案经由氧化物或氮化物层蚀刻进入基板210中。将氧化物或氮化物层1040保持在不需硅或锗硅碳化物沉积的表面上，例如已蚀刻图案的基板表面1010和1020(第9(b)图)。氧化物或氮化物层1040使沉积发生在区域1030内而不会发生在表面1010和1020上。
接下来，如步骤520的描述清洁基板210(图5)，然后执行前述的步骤530到550。接着分别利用前述步骤572、574和578中描述的技术，将第一渐进近层930、均质层940和第二渐进近层950沉积在区域1030中(图5和图9(c)-9(e))。
在较佳的情形下，形成波导结构的来源气体为锗烷、甲硅烷、二氯硅烷、氯化氢和氢气。选择这些气体的相对浓度、温度和压力应让区域1010和1020内的硅和锗硅碳化物沉积率低于该硅和锗硅碳化物蚀刻率，而区域1030内的硅或锗硅碳化物沈积率高于区域1030内硅或锗硅碳化物蚀刻率。在沉积波导结构后，利用本技艺所熟知的技术将氧化物或氮化物层1040移除。
虽然图9所显示的实施例并未显示隔离层或上层包层纤覆层，但除了可利用上述程序形成第一渐进层1060、均质层1062和第二渐进层1064外，那些运用在本技艺中的技术也适用包含隔离和包层纤覆层的实施例。对于只包含渐进层1060和1064，且不包含均质层1062的实施例，不执行步骤572、578和580。对于不包含上层包层纤覆层的实施例，不执行步骤582和584。而对于不包含隔离层的实施例，不执行步骤570。
图10和图11说明根据本发明制作波导结构的另一方法。图10显示形成波导结构的处理步骤。图11说明在图10的一些处理步骤中，波导结构的截面示意图。步骤1110-1140所运用的技术与图4的步骤510-560类似。接着利用CVD法将隔离层1210沉积在基板210上(步骤1150，图11(a))。然后将第一渐进层1220形成在隔离层1210上(步骤1160，图11(b))。接下来，将均质层1230形成在第一渐进层1220上(步骤1170，图11(c))。形成隔离层1210、第一渐进层1220和均质层1230的方法，与前述关于图5和6的说明相似。
在形成均质层1230之后，冷却基板210并将其从沉积室12移除。利用本技艺所熟知的技术，将图案形成在均质层1230上(步骤1172)。然后利用本技艺所熟知的技术，蚀刻均质层1230和第一渐进层1220(步骤1174，图11(d))。接着利用与前述步骤520(图4)类似的技术，清洁该已蚀刻图案的基板，并将其放置在沉积室12内。再执行步骤1115-1140。然后将氧化物或氮化物层1240沉积在隔离层1210上，如图11(e)所示(步骤1176)。要形成该氧化物或氮化物层1240，可沉积氧化物或氮化物层在晶圆上，再移除层面1230和1220周围的氧化物或氮化物层。
接下来，将第二渐进层形成在均质层1230与渐进层1220周围，如图11(f)所示(步骤1178)。所选择的气体(硅甲烷、锗烷、氢气与氯化氢)流率、温度和压力会让第二渐进层1250只能形成在表面1252、1254和1256(图11(e))上。在表面1252、1254和1256沉积的速率会高于在其上蚀刻的速率。此外，所选择的气体(硅甲烷、锗烷、甲硅烷、氢气与氯化氢)流率、温度和压力不会让第二渐进层形成在氧化物或氮化物层表面1242上，亦即选择这些参数会使得表面1242沉积的速率小于在其上蚀刻的速率。
然后，利用本技艺所熟知的技术将氧化物或氮化物层1240移除(步骤1180，图11(g))。接着将包层纤覆层1260形成在第二渐进层1250和隔离层1210上，如图11(h)所示(步骤1182)。平坦化包层纤覆的表面以形成如图11(i)所示的结构。在其他的实施例中，当包层纤覆层能形成平坦表面1262(见图11(h))，或无需平坦表面1262时，则不需平坦化的步骤。
对于只包含渐进层且不包含均质层的实施例，不执行步骤1170。在该实施例中，在步骤1160后马上执行步骤1172和1174。对于只包含均质层1230且不包含第一或第二渐进层1220和1250的实施例，不执行步骤1160、1176、1178和1180。对于不包含上层包层纤覆层1260的实施例，不执行步骤1182和1184。而对于不包含隔离层1210的实施例，不执行步骤1150。
图12和13说明根据本发明制作波导结构的再另一技术。图12显示依据本实施例形成波导结构的处理步骤。图13说明在图12的一些处理步骤中，波导结构的截面示意图。利用与图4步骤510-560相似的技术执行步骤1310-1360。接下来，利用CVD法将均质层1410外延式地形成在基板210上(步骤1370，图13(b))。该形成均质层1410的方法与前述图4步骤574的说明相似。
在形成均质层1410之后，冷却基板210并将其从沉积室12移除。然后平坦化已沉积的均质层1410表面，以移除位于均质层1410表面1440和1450上的部分(步骤1372，图13(c))。此平坦化工作可利用本技艺所熟知的技术，例如化学机械研磨完成。在平坦化后，会利用前述步骤520所说明的程序清理基板210的表面，然后执行步骤1330、1340、1350和1360。在另一实施例中，只有区域1460会被充填，并由此形成均质层1410，且有一平坦的上表面，与图13(c)显示的表面1470相似。在该例中，不需平坦化步骤。
接下来，利用CVD法将渐进层1420外延式地形成在均质层1410上，如图13(d)所示。该形成渐进层1420的方法与前述图4和5步骤578的说明相似。调整硅甲烷、锗烷和甲硅烷相对浓度的气体流率，使渐进层1420内锗和碳浓度随渐进层1420的高度而减少。在一实施例中，渐进层1420内锗和碳的浓度数据曲线为线性曲线。然而，其他数据曲线，例如图3(d)-(f)的说明，也在预期中。
然后，利用CVD法将包层纤覆层1430外延式地形成在渐进层1420上(步骤1376)。该形成包层纤覆层1430的方法与前述图4和5步骤582的说明相似。
上面所刚描述的结构不包含位于基板210和均质层1410间的暂态层。锗和碳浓度几乎马上从基板210的0％增加到均质层1410内的所含的百分比(典型的情况，锗约2-5％，碳约0.18-0.5％)。在该例中，成长条件(即理想的温度、压力及达到理想锗和碳浓度的组成气体浓度)几乎是马上被建立。
其他的实施例可能包含暂态层，该暂态层外延式地形成在基板210和均质层1410间，例如与第一渐进层618相似的暂态层，该第一渐进层在前述图4(步骤572)和图5(e)有相关说明。在一实施例中，层面的变化率为锗和碳浓度以约每μm 10％的比率从0％增加到锗约2-5％和碳约0.18-0.5％，形成的暂态层约0.2-0.5μm厚。在形成的过程中，来源气体131和132的流率逐渐增加，使得暂态层内的锗浓度以每μm约10％的比率增加，而碳浓度与锗浓度保持一定比例。
在再其他的实施例中，锗和碳浓度可能增加得非常快速，形成非常薄的暂态层，例如暂态层可能只有约0.01μm到0.05μm薄。举例而言，要在锗和碳浓度从0％增加到锗2％和碳0.2％的情况下，形成0.01μm薄的暂态层，暂态层内的锗浓度必须以每μm约200％的比率增加，而碳浓度与锗浓度保持比例。要达成此目的，必须非常快速地增加来源气体131和132。
同样地，在一实施例中，第一渐进层1420内锗和碳浓度可能减少得非常快速，在某种程度上与上面刚对暂态层所做的描述相似。在本例中，第一渐进层1420非常薄，大概只有0.01μm到0.05μm厚。
在再另一实施例中，可由直接在均质层1410上形成包层纤覆层1430，来形成波导结构。在本例中，结构不包含渐进层1420，而且不执行步骤1374。锗和碳的浓度数据曲线与图3(b)所显示相似。这表示锗和碳的浓度直接从均质层1410内的百分比减少到上层包层纤覆1430的0％。
本发明已利用一些特定的实施例予以说明，该说明只是本发明的一个适例，并无须看作是本发明的限制。例如，所揭露的波导结构为锗硅碳化物波导结构，但习知技艺人士也能将所揭露的程序运用在其他材料的波导结构。而且习知技艺人士对于结构的各种修改亦不逾越本发明申请专利范围的本意与限制。
权利要求
1.一种形成波导结构的方法，其至少包含以下步骤在基板上形成第一渐进层，第一渐进层至少包含硅、锗和晶格常数调整材料，其中锗和晶格常数调整材料的浓度随第一渐进层的高度而增加；以及在第一渐进层上形成第二渐进层，第二渐进层至少包含硅、锗和晶格常数调整材料，其中锗和晶格常数调整材料的浓度随第一渐进层的高度而减少。
2.如权利要求1所述的方法，更包含在形成第二渐进层之前，在第一渐进层上形成均质层，均质层至少包含硅、锗和晶格常数调整材料，其中锗和晶格常数调整材料的浓度在均质层中实质上保持一定。
3，如权利要求1所述的方法，其中晶格常数调整材料为碳。
4.如权利要求3所述的方法，其中第一渐进层内锗和碳的浓度随高度线性增加。
5.如权利要求3所述的方法，其中第一渐进层内锗的浓度以大约每μm 0.1％到每μm 10％的比率，从0％增加到2-5％，而碳的浓度在第一渐进层内任一点大约是锗浓度的10％。
6.如权利要求3所述的方法，其中第一渐进层内锗的浓度以大约每μm 10％的比率，从0％增加到2％，而碳的浓度在第一渐进层内任一点大约是锗浓度的10％。
7.如权利要求3所述的方法，其中第二渐进层内锗和碳的浓度随高度线性减少。
8.如权利要求3所述的方法，其中第二渐进层内锗的浓度以大约每μm 0.1％到每μm 10％的比率，从2-5％减少到0％，而碳的浓度大约是锗浓度的10％。
9.如权利要求3所述的方法，其中第二渐进层内锗的浓度以大约每μm 10％的比率，从2％减少到0％，而碳的浓度在第二渐进层内任一点大约是锗浓度的10％。
10.如权利要求3所述的方法，其中均质层内锗的浓度大约在2-5％的范围内，而碳的浓度在均质层内大约是锗浓度的10％。
11.如权利要求3所述的方法，其中均质层内锗的浓度大约是2％，而碳的浓度在均质层内大约是锗浓度的10％。
12.如权利要求2所述的方法，其中均质层的厚度约2-5μm。
13.如权利要求2所述的方法，更包含在形成第一渐进层前在基板上形成隔离层，该隔离层位于基板与第一渐进层之间，是用来预防基板内的污染物散布至第一、均质或第二渐进层中。
14.如权利要求13所述的方法，其中基板为硅基板，且隔离层至少包含磊晶硅。
15.如权利要求2所述的方法，其中该基板有一已蚀刻的图案，而该方法更包含在形成第二渐进层之前将均质层平坦化。
16.如权利要求2所述的方法，更包含在第二渐进层上形成包层纤覆层。
17.如权利要求16所述的方法，其中包层纤覆层至少包含磊晶硅。
18.如权利要求2所述的方法，其中第一渐进层、均质层和第二渐进层是利用化学气相沉积制程形成。
19.如权利要求18所述的方法，其中第一渐进层、均质层和第二渐进层是以外延的方式形成。
20.如权利要求19所述的方法，其中化学气相沉积制程为低压化学气相沉积制程。
21.如权利要求18所述的方法，其中形成第一渐进层、均质层或第二渐进层的化学气相沉积制程至少包含决定理想的锗浓度数据曲线以及理想的层面厚度；决定多种气体的流率；以及根据所决定的流率，将多种气体引入沉积室内，而沉积室会保持在预先决定的压力和温度。
22.如权利要求18所述的方法，其中多种气体至少包含第一气体、第二气体和第三气体；该第一气体是从硅甲烷、二硅甲烷、三硅甲烷、二氯硅烷以及三氯硅烷群中所选出；该第二气体是从锗烷、锗烷混合氢气、二锗烷以及二锗烷混合氢气群中所选出；该第三气体是从甲硅烷以及甲硅烷混合氢气群中所选出。
23.如权利要求21所述的方法，其中化学气相沉积制程更包含在第一和第二渐进层成长期间，调整第二和第三气体流率。
24.如权利要求21所述的方法，其中决定多种气体的流率更包含获得锗浓度的实验资料以作为多种气体中第一气体流率的函数；获得碳浓度的实验资料以作为多种气体中第二气体流率的函数；根据所获得的实验资料以及理想的浓度数据曲线，计算第一和第二气体的流率。
25.如权利要求24所述的方法，其中锗和碳浓度的实验资料是由在薄膜(该薄膜形成在测试晶圆上)上实验性测量以及曲线近似得到。
26.如权利要求1所述的方法，其中基板的一部份是由薄膜层覆盖，而第一渐进层被选择性地沉积在基板未被薄膜层覆盖的选定部分上。
27.如权利要求26所述的方法，其中基板是硅基板，而薄膜的层面至少包含氧化物或氮化物。
28.如权利要求2所述的方法，其中均质层和第一渐进层的一部份会在第二渐进层形成前被蚀刻掉。
29.如权利要求2所述的方法，其中该波导结构为平面式。
30.一种形成波导结构的方法，该方法至少包含提供一具有已蚀刻图案的基板；将均质层形成在基板上，使均质层充填在已蚀刻的图案中，该均质层包含硅、锗和晶格常数调整材料，其中锗和晶格常数调整材料的浓度在均质层中实质上保持一定；以及将均质层平坦化。
31.如权利要求30所述的方法，其中晶格常数调整材料为碳。
32.如权利要求31所述的方法，其中均质层内锗的浓度范围在2-5％，而均质层内碳的浓度大约是锗浓度的10％。
33.如权利要求32所述的方法，其中均质层内锗的浓度大约是2％，而碳的浓度在均质层内大约是锗浓度的10％。
34.如权利要求31所述的方法，其中均质层的厚度在2-5μm范围内。
35.如权利要求31所述的方法，其中均质层形成在第一渐进层上，该第一渐进层在均质层形成前，形成在基板上已蚀刻的图案中，该第一渐进层包含硅、锗和碳，其中锗和碳的浓度随第一渐进层的高度而增加，而碳浓度与锗浓度保持一定比例。
36.如权利要求35所述的方法，其中第一渐进层内锗和碳的浓度线性增加，而碳浓度与锗浓度保持一定比例。
37.如权利要求31所述的方法，其更包含在均质层上形成第二渐进层，该第二渐进层至少包含硅、锗和碳，其中锗和碳浓度随第二渐进层的高度减少，而碳浓度与锗浓度保持一定比例。
38.如权利要求37所述的方法，其中第二渐进层内锗和碳浓度线性减少，而碳浓度与锗浓度保持一定比例。
39.如权利要求30所述的方法，其中在均质层形成之前，隔离层会形成在基板上。
40.如权利要求39所述的方法，其中隔离层为磊晶硅。
41.如权利要求31所述的方法，更包含在均质层上形成包层纤覆层。
42.如权利要求41所述的方法，其中包层纤覆层为磊晶硅。
43.如权利要求31所述的方法，其中均质层的形成是利用化学气相沉积制程。
44.如权利要求43所述的方法，其中均质层是以外延的方式形成。
45.如权利要求43所述的方法，其中化学气相沉积制程为低压化学气相沉积制程。
46.如权利要求43所述的方法，其中化学气相沉积制程至少包含决定理想的锗和碳浓度以形成均质层；决定多种气体的流率；以及根据所决定的流率，将多种气体引入沉积室内，而沉积室会保持在预先决定的压力和温度。
47.如权利要求46所述的方法，其中多种气体至少包含第一气体、第二气体和第三气体；该第一气体是从硅甲烷、二硅甲烷、三硅甲烷、二氯硅烷以及三氯硅烷群中所选出；该第二气体是从锗烷、锗烷混合氢气、二锗烷以及二锗烷混合氢气群中所选出；该第三气体是从甲硅烷以及甲硅烷混合氢气群中所选出。
48.如权利要求47所述的方法，其中决定多种气体的流率更包含获得锗浓度的实验资料以作为多种气体中第一气体流率的函数；获得碳浓度的实验资料以作为多种气体中第二气体流率的函数；根据所获得的实验资料以及理想的锗和碳浓度，计算第一和第二气体的流率。
49.如权利要求48所述的方法，其中锗和碳浓度的实验资料是由在薄膜(该薄膜形成在测试晶圆上)上实验性测量以及曲线近似得到。
50.一种形成波导结构的方法，该方法至少包含提供一基板，基板的第一部份被一材料层覆盖，该材料层的材料与基板的不同；以及选择性地沉积均质锗硅碳化物层在基板第二部份上，该第二部份并未被材料层覆盖。
51.如权利要求50所述的方法，其中在均质层沉积前，至少基板的第二部份会被隔离层覆盖。
52.如权利要求50所述的方法，其中该选择性沉积步骤更包含提供多种沉积气体以沉积锗硅碳化物层；为了在锗硅碳化物层沉积后将其移除，提供至少一蚀刻剂气体；以及其中移除该锗硅碳化物层的速度较沉积锗硅碳化物层在基板的第一部份来的快，而沉积该锗硅碳化物层的速度较移除基板第二部份的锗硅碳化物层来的快。
53.如权利要求52所述的方法，其中多种沉积气体至少包含第一气体、第二气体和第三气体；该第一气体是从硅甲烷、二硅甲烷、三硅甲烷、二氯硅烷以及三氯硅烷群中所选出；该第二气体是从锗烷、锗烷混合氢气、二锗烷以及二锗烷混合氢气群中所选出；该第三气体是从甲硅烷以及甲硅烷混合氢气群中所选出。
54.如权利要求52所述的方法，其中至少一蚀刻剂气体至少包含氯化氢。
55.如权利要求50所述的方法，其中该波导结构为平面式。
56.一种电脑可读的媒体，其至少包含电脑可执行的程式指令，当执行时能让数位处理系统完成一方法，该方法至少包含为形成锗硅碳化物层而接收理想的锗和碳浓度数据曲线；决定多种气体的流率；以及根据所决定的流率，将多种气体引入沉积室内，而沉积室会保持在预先决定的压力和温度。
57.如权利要求56所述的一种电脑可读媒体，其中为决定多种气体流率的电脑程式指令执行时，能让数位处理系统完成一方法，该方法至少包含接收锗浓度的实验资料以作为多种气体中锗气体流率的函数；接收碳浓度的实验资料以作为多种气体中碳气体流率的函数；根据所接收的实验资料以及理想的锗和碳浓度数据曲线，计算锗和碳气体的流率。
58.如权利要求56所述的一种电脑可读媒体，其中电脑程式指令执行时，能让数位处理系统完成一方法，该方法更包含接收锗硅碳化物薄膜成长率的实验资料以作为多种气体流率的函数；决定一时间间距内形成一部份锗硅碳化物层的厚度；根据所决定的厚度和理想的锗和碳浓度数据曲线，调整至少一些多种气体的流率。
59.一种制作波导的方法，其至少包含以下步骤在基板上形成第一渐进层，该第一渐进层至少包含硅、锗和碳，其中锗和碳浓度随第一渐进层的高度而增加；在第一渐进层上形成均质层，该均质层至少包含硅、锗和碳；以及在均质层上形成第二渐进层，该第二渐进层至少包含硅、锗和碳，其中锗和碳浓度随第二渐进层的高度而减少。
60.一种制作波导的方法，其至少包含以下步骤提供一具有已蚀刻图案的基板；将均质层形成在基板上，使均质层充填在已蚀刻的图案中，该均质层包含硅、锗和碳，其中锗和碳的浓度在均质层中保持一定；以及将均质层平坦化。
61.一种制作波导的方法，其至少包含以下步骤提供一基板，基板的第一部份被一材料层覆盖，该材料层的材料与基板的不同；以及选择性地沉积均质锗硅碳化物层在基板第二部份上，该第二部份并未被材料层覆盖。
62.一种波导结构，其至少包含基板上的第一渐进层，该第一渐进层至少包含第一、第二和第三光学材料，该第一材料是硅，第二材料是折射率调整材料，而第三材料是晶格常数调整材料，其中第二和第三材料的浓度随第一渐进层的高度而增加；以及均质层上的第二渐进层，该第二渐进层至少包含第一、第二和第三光学材料，其中第二和第三材料的浓度随第二渐进层的高度而减少。
63.如权利要求62所述的一种波导结构，其中第二光学材料为锗。
64.如权利要求63所述的一种波导结构，其中第三光学材料为碳。
65.如权利要求62所述的一种波导结构，其中第二和第三材料的浓度在第一渐进层内单调地增加，而在第二渐进层内单调地减少。
66.如权利要求62所述的一种波导结构，其中第二和第三材料的浓度在第一渐进层内线性增加，而在第二渐进层内线性减少。
67.如权利要求62所述的一种波导结构，其更包含在第一渐进层和第二渐进层间的均质层，该均质层至少包含第一、第二和第三光学材料，且在整个均质层中实质上保持一定的浓度。
68.如权利要求67所述的一种波导结构，其中第二光学材料为锗。
69.如权利要求67所述的一种波导结构，其中第三光学材料为碳。
70.一种波导结构，其至少包含一具有已蚀刻图案的基板；以及一充填在已蚀刻图案中的均质层，该均质层至少包含硅、锗和晶格常数调整材料，其中锗和晶格常数调整材料的浓度，在整个均质层中实质保持一定。
71.如权利要求70所述的一种波导结构，其中晶格常数调整材料为碳。
72.如权利要求70所述的一种波导结构，其更包含一在均质层和基板之间的隔离层。
73.如权利要求72所述的一种波导结构，其中隔离层为磊晶硅。
74.如权利要求70所述的一种波导结构，其更包含一覆于均质层上的包层纤覆层。
75.如权利要求74所述的一种波导结构，其中包层纤覆层为磊晶硅。
全文摘要
一波导及其制作方法，该方法至少包含在基板上形成第一渐进层，其中第一渐进层至少包含第一和第二光学材料与晶格常数调整材料，其中第二光学材料的浓度随第一渐进层的高度增加，而晶格常数调整材料的浓度与第二光学材料成比例变化；以及形成第二渐进层，该第二渐进层至少包含第一和第二光学材料与晶格常数调整材料，其中第二光学材料的浓度随第二渐进层的高度减少，而晶格常数调整材料的浓度与第二光学材料成比例变化。
文档编号G02B6/122GK1602371SQ02824729
公开日2005年3月30日 申请日期2002年12月11日 优先权日2001年12月11日
发明者阿尔凯帝·V·萨摩罗伏, 迪恩·E·贝尔林 申请人:美商·应用材料股份有限公司