本發明屬于半導體材料與器件領域，特別是涉及一種基于單晶硅局域soi襯底的光電器件及制備方法。
背景技術：
1、光電集成技術是未來信息產業發展的關鍵技術之一，是實現芯片小型化、克服信號延遲及突破摩爾定律瓶頸的關鍵技術方案。現階段光電集成的方案是將電芯片和光芯片做在不同的芯片上，然后通過引線、倒裝焊、2.5d/3d等技術實現光電互聯。在同一襯底上采用標準cmos工藝實現電芯片與光芯片的單片集成，能有效提升芯片集成度與芯片速率，同時降低工藝成本，是光電集成芯片的重要發展方向之一。然而，作為微電子芯片(intel、apple、nvidia?cpu/gpu、全電腦內存、閃存等)的主導制造平臺，體硅cmos工藝中缺乏一種具有合適光學性能的半導體材料來實現大塊的有源無源光子功能。到目前為止，所有將光芯片集成到cmos中的努力都局限于絕緣體上的硅(soi)材料商。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種單晶硅局域soi襯底、光電器件及制備方法，用于解決現有技術中基于多晶硅soi材料制備的光芯片性能難以提高的問題。
2、為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供了一種基于單晶硅局域soi襯底的光電器件的制備方法，所述制備方法包括步驟：
3、制備單晶硅局域soi襯底，其中，制備所述單晶硅局域soi襯底包括：
4、1)提供一硅襯底，在所述硅襯底上刻蝕出局域soi區域槽；
5、2)于所述局域soi區域槽及所述硅襯底表面沉積介質層，并進行化學機械拋光工藝形成平坦表面，所述平坦表面停留在所述介質層表面，且在所述介質層中刻蝕出種子槽，所述種子槽顯露所述硅襯底表面；
6、3)沉積非晶硅層于所述種子槽及所述介質層表面，采用化學機械拋光工藝形成平坦表面，并通過熱退火固相外延工藝使所述非晶硅層重新結晶形成覆蓋于所述硅襯底及介質層表面的單晶硅層，以形成所述單晶硅局域soi襯底；
7、于所述介質層上的所述單晶硅層上制備電學器件，所述電學器件下方具有所述種子槽，以及于所述介質層上的單晶硅層上制備光學器件。
8、可選地，所述局域soi區域槽的深度介于1微米～10微米之間；在刻蝕出所述局域soi區域槽后，還包括對所述硅襯底進行處理使所述局域soi區域槽的頂部尖角變為圓角的步驟。
9、可選地，所述單晶硅局域soi襯底制備方法的步驟2)中，采用化學氣相沉積工藝于所述局域soi區域槽及所述硅襯底表面沉積介質層，所述介質層的厚度大于所述局域soi區域槽的深度，所述介質層的材料包括二氧化硅、氮氧化硅及氮化硅中的一種。
10、可選地，所述單晶硅局域soi襯底制備方法的步驟3)中采用磁控濺射方法或化學氣相沉積方法沉積非晶硅層于所述種子槽及所述介質層表面，所述非晶硅層的厚度介于50納米～5000納米之間。
11、可選地，所述單晶硅局域soi襯底制備方法的步驟3)中所述熱退火固相外延工藝的退火溫度介于500℃～1200℃之間，退火時間介于0.5分鐘～120分鐘。
12、可選地，所述電學器件包括半導體晶體管、二極管、電阻及電容中的一種或多種，所述光學器件包括光波導、有源器件及無源器件中的一種或多種。
13、本發明還提供了一種基于單晶硅局域soi襯底的光電器件，包括：
14、單晶硅局域soi襯底；所述單晶硅局域soi襯底包括硅襯底、介質層及單晶硅層，其中，所述硅襯底上具有局域soi區域槽；所述介質層填充于所述局域soi區域槽中并覆蓋于所述硅襯底表面，所述介質層中具有種子槽，所述種子槽顯露所述硅襯底；所述單晶硅層填充于所述種子槽并覆蓋于所述介質層表面，所述單晶硅層與所述種子槽底部的硅襯底相接觸；
15、電學器件，制備于所述介質層上的所述單晶硅層上；且所述電學器件下方具有所述種子槽；
16、光學器件，制備于所述介質層上的所述單晶硅層上。
17、可選地，所述局域soi區域槽的深度介于1微米～10微米之間；所述局域soi區域槽的頂部尖角為圓角。
18、可選地，所述介質層的材料包括二氧化硅、氮氧化硅及氮化硅中的一種。
19、可選地，所述電學器件包括半導體晶體管、二極管、電阻及電容中的一種或多種，所述光學器件包括光波導、有源器件及無源器件中的一種或多種。
20、如上所述，本發明的基于單晶硅局域soi襯底的光電器件及制備方法，具有以下有益效果：
21、第一，與在soi襯底上集成光電器件方案相比，本發明可以在體硅及局域soi上實現光電器件集成，即可以體硅上集成電學器件，在局域soi上集成光學器件，具有更優的電學性能以及更低的成本。
22、第二，與現有體硅上多晶硅局域soi方案相比，本發明通過特殊的固相外延工藝，可實現單晶硅局域soi，能有效提升光學器件性能。
23、第三，體硅襯底上的部分介質層被保留，即體硅襯底中也插入厚度較薄的介質層，并形成種子槽以利于固相外延，保留較薄的一層介質層可使電學器件獲得一定程度soi的效果，如降低cmos的閂鎖效應(latch?up)效應等，同時種子槽內的單晶硅層與體硅接觸，能一定程度抑制soi存在的浮體效應，從而大大提升電學器件的整體性能。
1.一種基于單晶硅局域soi襯底的光電器件的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括步驟：
2.根據權利要求1所述的基于單晶硅局域soi襯底的光電器件的制備方法，其特征在于：所述局域soi區域槽的深度介于1微米～10微米之間；在刻蝕出所述局域soi區域槽后，還包括對所述硅襯底進行處理使所述局域soi區域槽的頂部尖角變為圓角的步驟。
3.根據權利要求1所述的基于單晶硅局域soi襯底的光電器件的制備方法，其特征在于：所述單晶硅局域soi襯底制備方法的步驟2)中，采用化學氣相沉積工藝于所述局域soi區域槽及所述硅襯底表面沉積介質層，所述介質層的厚度大于所述局域soi區域槽的深度，所述介質層的材料包括二氧化硅、氮氧化硅及氮化硅中的一種。
4.根據權利要求1所述的基于單晶硅局域soi襯底的光電器件的制備方法，其特征在于：所述單晶硅局域soi襯底制備方法的步驟3)中采用磁控濺射方法或化學氣相沉積方法沉積非晶硅層于所述種子槽及所述介質層表面，所述非晶硅層的厚度介于50納米～5000納米之間。
5.根據權利要求1所述的基于單晶硅局域soi襯底的光電器件的制備方法，其特征在于：所述單晶硅局域soi襯底制備方法的步驟3)中所述熱退火固相外延工藝的退火溫度介于500℃～1200℃之間，退火時間介于0.5分鐘～120分鐘。
6.根據權利要求1所述的基于單晶硅局域soi襯底的光電器件的制備方法，其特征在于：所述電學器件包括半導體晶體管、二極管、電阻及電容中的一種或多種，所述光學器件包括光波導、有源器件及無源器件中的一種或多種。
7.一種基于單晶硅局域soi襯底的光電器件，其特征在于，包括：
8.根據權利要求7所述的單晶硅局域soi襯底的光電器件，其特征在于：所述局域soi區域槽的深度介于1微米～10微米之間；所述局域soi區域槽的頂部尖角為圓角。
9.根據權利要求7所述的單晶硅局域soi襯底的光電器件，其特征在于：所述介質層的材料包括二氧化硅、氮氧化硅及氮化硅中的一種。
10.根據權利要求7所述的基于單晶硅局域soi襯底的光電器件，其特征在于：所述電學器件包括半導體晶體管、二極管、電阻及電容中的一種或多種，所述光學器件包括光波導、有源器件及無源器件中的一種或多種。