一種plc波導微耦合鏡面的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光通信材料制造領域，具體涉及一種平面波導與光信號接受組件在芯片上的集成加工方法。
【背景技術】
[0002]隨著PLC平面波導芯片器件的應用從廣域網到城際網和接入網的擴展，越來越多的光學組件需要與PLC芯片集成以實現應用模塊的高集成度和高性能。更小更密的指標要求會要求在一些模塊上實現，這些模塊如TOSA (光發射子組裝模塊)和ROSA (光接收子組裝模塊)。過去在廣域網的應用模塊中，激光器，波導芯片，光接收器通常用的是分離組件。目前在100G數據網絡要求的趨勢作用下，插入城際網絡設備中的發射接受模塊被要求做得更小。
[0003]目前PLC芯片與光接收器的結合方法是基于分離器件的組裝而不是芯片級的集成。在一些前沿的應用特別是100G網絡上的應用，光學系統將面臨降低能耗和減少體積的壓力；且分離組件的組合體積大很難滿足通信設備供貨商在器件體積上的要求，同時這種方法制造成本也很高。
[0004]另一種替代方法是在PLC平面波導襯底沉積以前，在硅基板上用腐蝕法加工一個斜坡。但這種方法是利用硅材料的晶面角及在KOH溶液里的不對稱腐蝕特性而獲得一個斜面角度為57.4度。然而這一角度在Si02在這個斜坡上沉積厚度達到40微米以上時，就很難保持住，特別是回流處理后。這種方法斜坡的最終角度是沒有保證的，沒有可重復性。
[0005]還有一種方法是在PLC波導加工完成后用切片機的刀片切出一個斜坡。但是有兩個問題:1，切割工藝通常造成表面粗糙，可能在光傳出來的那一面可能還需要拋光(但拋光工藝很難實施)。2，若一片晶圓有幾百個芯片，用切割刀加工斜坡的方法也很費時。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種有效的，可以實現規模生產用以實現平面波導與光敏二極管即光信號接受組件在芯片上的集成，從而降低通信設備制造成本的一種PLC波導微耦合鏡面的加工方法。
[0007]本發明的技術方案包括以下制備步驟:
[0008]I)原材料為在基底上沉積了襯底層，波導芯層和覆蓋層的PLC晶圓，在所述的PLC晶圓
[0009]的覆蓋層上面沉積一層金屬薄膜；
[0010]2)在金屬薄膜上涂覆光刻膠，對光刻膠進行圖案曝光、顯影去除部分光刻膠，通過刻蝕將金屬薄膜未被光刻膠覆蓋的部分腐蝕掉形成圖形凹槽，然后去掉剩余的光刻膠；
[0011]3)以經I)、2)步處理后的PLC晶圓上涂敷一層的光刻膠層，對光刻膠進行圖案曝光顯影，去除部分光刻膠后，形成凹槽的一側邊為將該側邊的金屬薄膜包覆在內的光刻膠，凹槽相對的另一側邊則是金屬薄膜，與該側邊相連的金屬薄膜上端面也保留不被光刻膠覆蓋;
[0012]4)將前3步處理后的晶圓進行高溫回流，使得凹槽的一側邊光刻膠在高溫作用下形成一個光刻膠斜坡，同時確保凹槽相對的另一側邊仍為金屬薄膜，與該側邊相連的金屬薄膜仍留有端面不被光刻膠覆蓋；所述的高溫回流的溫度為I1?150°C ;
[0013]5)將經上述4步處理后的晶圓進行干法刻蝕，刻蝕是從覆蓋層到波導芯層，刻蝕過程中在消耗光刻膠的同時，由于在凹槽一側光刻膠斜坡的作用下，覆蓋層和波導芯層也刻蝕成一個斜坡，而相對另一側的金屬薄膜的作用下，其側邊刻蝕成一垂直面；
[0014]6)除去金屬薄膜；
[0015]7)將經過6)步處理后的PLC晶圓通過光刻工藝將設計好的圖形轉移的光刻膠上，通過刻蝕，最終在斜坡上保留沉積具有反射效果金屬薄膜。
[0016]所述的7)步的處理可以采用以下a或b兩種方式:
[0017]a、先在經過6)步處理后的PLC晶圓上沉積一層具有反射效果金屬薄膜；然后在金屬薄膜上涂敷光刻膠，曝光圖案顯影去除部分光刻膠，讓留存的光刻膠覆蓋在斜坡上，去除其余部分未被光刻膠覆蓋的金屬層；最后去除留存的光刻膠，使得斜坡上保留沉積具有反射效果金屬薄膜。
[0018]所述的采用a方式處理過程中，沉積一層具有反射效果金屬薄膜優選1-2微米厚。光刻膠的沉積厚度為6-8微米。
[0019]b、在經6)步述處理過的PLC晶圓上沉積具有反射效果金屬薄膜前，先用光刻膠覆蓋所述的晶圓，制作成光刻膠圖形，曝光圖案顯影后去除斜面上的光刻膠，接著沉積具有反射效果金屬薄膜.用可以溶解光刻膠的溶液浸泡該晶圓，因光刻膠的溶解使得光刻膠上面的金屬被除掉，沒有沉積在光刻膠上斜面上的金屬薄膜則留存下來。
[0020]b的這種做法通常是為了處理不能被刻蝕的金屬。
[0021]所述的步驟I)中的金屬薄膜厚度為1-2微米。
[0022]本發明所敘述的集成微反射鏡子的制造原理是在光入射一側的波導加工一個垂直面，而在另一側加工一個45度的耦合反射鏡，這樣入射的光就可垂直反射出去。
[0023]本發明中加工的斜度可以通過4)步中的光刻膠的斜坡角度可以通過光刻膠跟二氧化圭刻蝕的選擇比一起進行調控。
[0024]發明人通過實驗發現本發明的步驟3)中光刻膠的厚度為8-10微米時有利于后續干法刻蝕工藝18-22微米的的刻蝕深度及斜坡的形成。
[0025]所述7)步中，所述金屬可以是金等反光效果好且不易氧化的金屬。
[0026]通過本發明的工藝可以方便快捷的制造和控制實現規模生產用以實現平面波導與光敏二極管即光信號接受組件在芯片上的集成，對于一片晶圓有幾百個芯片的情況下，只需有效設計出耦合反射鏡的所需的位置，就可以很好的制備，實施工藝易于實現工業化的控制，從而降低通信設備制造成本。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明步驟I)的所得材料的結構層次圖；
[0028]圖2為為本發明步驟2)的所得材料的結構層次圖；
[0029]圖3為為本發明步驟3)的所得材料的結構層次圖；
[0030]圖4為為本發明步驟4)的所得材料的結構層次圖；
[0031]圖5為為本發明步驟5)的所得材料的結構層次圖；
[0032]圖6為為本發明步驟6)的所得材料的結構層次圖；
[0033]圖7為為本發明步驟7)的所得材料的結構層次圖。
[0034]1-襯底層2