具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。另外，本发明中使用的“介于……之间”包括两个端点值。

在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种改善硅基光波导工艺鲁棒性的方法，用于解决现有技术中波导宽度及疏密度的不确定性对于曝光、显影、刻蚀均具有较大的影响，从而影响硅基上波导的最终形貌等问题。其中，所述改善硅基光波导工艺鲁棒性的方法包括：

S1，提供待刻蚀基底，所述待刻蚀基底上具有设计波导图形区；

S2，确定辅助图形区，以所述设计波导图形区为基准，向外扩展预设距离，形成扩展区，所述待刻蚀基底上所述设计图形区及所述扩展区之外的区域构成所述辅助图形区；

S3，基于第一掩膜版对所述待刻蚀基底进行第一刻蚀，以在所述设计波导图形区形成设计波导，在所述辅助图形区形成辅助图形；以及

S4，基于第二掩膜版对所述待刻蚀基底进行第二刻蚀，以去除所述辅助图形。

下面将结合附图详细说明本发明的改善硅基光波导工艺鲁棒性的方法。其中，图1显示为本发明改善硅基光波导工艺鲁棒性的方法流程图，图2-9显示为改善方法各步骤示意图。

首先，进行步骤S1，如图1中的S1及图2-3所示，提供待刻蚀基底100，所述待刻蚀基底100上具有设计波导图形区104。具体的，所述待刻蚀基底100用于后续制备出波导，例如，用作硅光器件中的波导。所述待刻蚀基底100，可以是单层材料层，也可以是多层材料层构成的叠层结构，依据实际工艺需求进行选择。

作为示例，所述待刻蚀基底100包括半导体衬底及形成在所述半导体衬底上的硅材料层，所述设计波导图形及所述辅助图形均形成在所述硅材料层中。在一可选示例中，所述待刻蚀基底100自下而上依次包括第一硅衬底101、中间氧化硅层102以及第二硅衬底103，其中，后续在第二硅衬底103中进行刻蚀制备出硅波导，另外，后续辅助图形也形成在第二硅衬底中，最后被刻蚀掉。当然，也可以选择为其他材料作为待刻蚀基底。

另外，所述待刻蚀基底100上具有的所述设计波导图形区104，可以是依据需求定义的后续用于制备出波导的设计波导图形区104，在一示例中，后续形成的用于作为器件波导结构的设计波导图形定义为这里的设计波导图形区104，即，后续形成的所述设计波导本身对应的区域构成所述设计波导图形区104。

接着，进行步骤S2，如图1中的S2及图4所示，确定辅助图形区106，具体方式可以为：以所述设计波导图形区104为基准，向外扩展预设距离d1，形成扩展区105，如图4中的虚线所示，所述待刻蚀基底100上所述设计图形区104及所述扩展区105外围的区域构成所述辅助图形区106。其中，为了显示本发明的方案，图4用不同的填充代表不同区域。

在一具体示例中，扩展形成扩展区105的方式为，在待刻蚀基底100所在的平面内，自构成设计波导图形的向可以延伸的周围进行预设距离d1的延伸。在一示例中，所述预设距离d1大于后续第一刻蚀(同时形成设计波导图形和辅助图形的刻蚀)的最小相干间距，进一步可选地，d1*2+d2(设计图形特征尺寸)大于后续第二刻蚀(去除辅助图形的刻蚀)的最小相干间距。另外，在其他示例中，还可以是在上述两种条件设计的情况下，综合考虑局部透光率与整体透光率微调选择d1的数值。

例如，在一可选示例中，所述预设距离d1的取值范围介于0.01-1μm之间，例如，可以选择为0.02μm、0.05μm、0.1μm、0.15μm、0.2μm、0.5μm、0.8μm、1.0μm。

接着，进行步骤S3，如图1中的S3及图5-6所示，基于第一掩膜版(图中未示出)对所述待刻蚀基底100进行第一刻蚀，以在所述设计波导图形区104形成设计波导107，在所述辅助图形区106形成辅助图形108。其中，图5中为了显示刻蚀结构用不同的填充代表了不同的刻蚀图形，实际同为对待刻蚀基底刻蚀的结果。

也就是说，基于该步骤的刻蚀工艺，同时在所述待刻蚀基底100中对应刻蚀出需要形成的作为器件波导结构的设计波导图形107以及用于改善波导刻蚀效果的辅助图形108。其中，刻蚀方式包括但不限于干法刻蚀。

作为示例，所述辅助图形108包括若干个辅助图形单元108a，各辅助图形单元108a大小和形状相同，且呈均匀间隔排布。在一示例中，所述辅助图形108的形状可以与设计波导图形107的形状设计为相同或相似，如图5所示，显示出一种辅助图形108的示例。另外，所述辅助图形单元108a的形状包括但不限于条形，例如可以是若干阵列排布的正方形。

在一示例中，所述辅助图形108的特征尺寸与所述设计图形107的特征尺寸相同。需要说明的是，当所述辅助图形108包括若干个辅助图形单元108a时，这里辅助图形108的特征尺寸是指辅助图形108a的特征尺寸。在一可选示例中，如图5所示，设计图形107的宽度d2等于辅助图形单元108a的宽度d3。当然，在其他示例中，还可以结合工艺能力、局部光刻刻蚀的透光率要求对辅助图形尺寸间距进行调整，所述辅助图形108的特征尺寸与所述设计图形107的特征尺寸也可以不相等。在一优选示例中，设计图形107的宽度d2、辅助图形单元108a的宽度d3、辅助图形108与设计图形107的间距(如图5中m1、m3、m4所述，当然，还有其他位置类似间距)、辅助图形108之间的间距(如图5中m2所示)均相等。得到的截面结构示意图可参见图6所示，使得上述各个尺寸间距尽量均匀。

作为示例，所述待刻蚀基底100上存在基于所述设计波导图形107定义关键区(如图5中椭圆形虚线框所示)，其中，所述关键区可以是设计波导图形围成的区域，例如，可以是设计波导本身围成的区域；在其他示例中，可以参见图10所示，还可以是设计波导图形104与其他结构形成的区域，如设计波导与传统的dummy(虚拟)图形区所围成的区域，图中存在关键区106a以及出关键区之外的剩余辅助图形区106b。其中，所述关键区的尺寸小于8μm，其中，所述辅助图形108插设在所述关键区当中。这里，关键区尺寸可以是指设计波导图形107自身构成的最小间距，如图中s所示。该示例中，所述关键区的尺寸小于8μm，可以是0.15μm、0.2μm、0.5μm、0.8μm、1.0μm、1.5μm、2μm、3μm、6μm。这些区域中，不能像现有技术那样添加虚拟图形，通过本发明的设计可以有效解决尤其造成的刻蚀不均匀性等问题。在一示例中，可以进一步理解关键区和辅助图形区的的关系，传统认为的现有设计中辅助图形区域是没有尺寸限制的，所述关键区可以理解为指的是距离设计图形小于8um的辅助图形区域。

最后，进行步骤S4，如图1中的S4及图7-8所示，基于第二掩膜版(图中未示出)对所述待刻蚀基底100进行第二刻蚀，以去除所述辅助图形108，得到需要的波导设计图形107。

作为示例，所述第二刻蚀工艺包括但不限于干法刻蚀工艺，可以选择为湿法刻蚀工艺。在一可选示例中，第二刻蚀工艺包括进行一次，或，至少两次刻蚀以去除所述辅助图形108的步骤，通过多次刻蚀，对单个光罩版的精度要求可以下降，节约成本。也就是说，第二刻蚀工艺进行包括但不限于一次刻蚀以去除所述辅助图形，当一次刻蚀精度要求较高时可通过至少两次刻蚀以去除辅助图形，通过多次刻蚀，可减少对单个光罩版的精度要求，节约成本。

作为示例，基于所述第一掩膜版对所述待刻蚀基底进行第一刻蚀的步骤包括通过第一光刻工艺在所述待刻蚀基底上形成第一掩膜层的步骤，形成所述第一掩膜层的工艺包括但不限于光刻工艺；基于所述第二掩膜版对所述待刻蚀基底进行第二刻蚀的步骤包括通过第二光刻工艺在所述待刻蚀基底上形成第二掩膜层的步骤，形成所述第二掩膜层的工艺包括但不限于光刻工艺。本发明添加辅助图形通过光刻、刻蚀在芯片上形成图形，最终通过二次或者多次刻蚀去除辅助图形，能同时在曝光、显影、刻蚀多个阶段同时控制设计结构均匀性。

本发明创造性地提出了在光波导设计图形中添加辅助图形，再通过二次刻蚀去除辅助图形，从而提高硅基光波导图形均匀性，改善硅基光波导工艺鲁棒性的方法。本发明不但可以提高波导均匀性，改善工艺鲁棒性，同样能作为保护波导对稀疏波导起到保护作用，一定程度上提高了产品良率。通过将稀疏图形转换成等间距密集图形的方法，能进一步提高工艺极限，生成更小尺寸的图形。本发明能提高光刻中膜厚均匀性，提高刻蚀中波导刻蚀深度与波导宽度的均匀性，最终提高硅基光波导均匀性，减小设计与工艺之间的差异。本发明能进一步提高工艺极限，达到更小的波导尺寸。

作为示例，如图9所示，所述待刻蚀基底100上定义有相邻的器件区C和非器件区D，所述器件区C包括功能部件制备区(例如，制备设计波导图形107的区域)及切割道区，其中，所述辅助图形区106位于所述功能部件制备区。其中，所述非器件区D可以是本领域技术人员公知的空白区，当然，非器件区D中还可以进一步制备有改善均匀性的虚拟图形。另外，所述切割道区可以是本领域技术人员公知的用于器件切割以及测试等的切割道区。

作为示例，所述设计波导图形107包括第一密度区及第二密度区，所述第一密度区的图形密度大于所述第二密度区的图形密度，这里密度可以理解为在某一相同面积的区域中，设计波导图形部分的图形面积相对于刻蚀掉的部分所占该区域面积的比例，其中，所述辅助图形区设置在所述第二密度区，即辅助图形设计在波导较稀疏的区域。当然，在其他示例中，还可以是两个区域均设计辅助图形，设计在两个密度区域的辅助图形大小形状间距根据辅助图形区域尺寸、设计图形尺寸可以不同，最终达到两个密度图的图形密度差异较小。。

通过本发明的上述方案，本发明先确定辅助图形区域，结合原有图形区域以及不允许添加虚拟图形区域确定辅助图形添加区域。将设计图形扩大取反，根据工艺能力合理选择辅助图形与设计图形间距，确保辅助图形区域的光刻、刻蚀工艺不会损害到设计图形；进一步设计添加辅助图形，在第一步确定的辅助图形区域内等间距添加辅助图形；进行图形间逻辑处理，将添加的辅助图形合并到设计图形中，作为第一道刻蚀图形，将确定的辅助图形区域单独作为辅助刻蚀掩模层,作为第二道刻蚀图形；然后进行第一步刻蚀和第二步刻蚀，第一步刻蚀中采用第一道刻蚀在硅基芯片上刻蚀出设计图形与辅助波导图形，第二步刻蚀中采用第二道刻蚀将辅助图形全刻蚀，最终得到想要的设计图案。

综上所述，本发明的改善硅基光波导工艺鲁棒性的方法，在硅基设计图形中不允许添加虚拟图形的区域添加辅助图形结构以形成均匀密集的图形结构，再通过二次刻蚀或多次刻蚀将图形内部的辅助图形刻蚀掉，可在不影响原有图形的基础上进一步提高晶圆最终图形的均匀性，减小设计与工艺之间的差异，还可以对稀疏波导能起到保护作用，一定程度上提高了产品良率，本发明能进一步提高工艺极限，达到更小的波导尺寸。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。