4平面光波导工艺
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2.平面光波导工艺
以上六种常用的PLC光波导材料中,InP波导、二氧化硅波导、SOI波导和聚合物波导以刻蚀工艺制作,铌酸锂波导和玻璃波导以离子扩散工艺制作,下面分别以二氧化硅波导和玻璃波导为例,介绍两类波导工艺。
二氧化硅光波导的制作工艺如图2所示,整个工艺分为七步:
1)采用火焰水解法(FHD)或者化学气相淀积工艺(CVD),在硅片上生长一层SiO2,其中掺杂磷、硼离子,作为波导下包层,如图2(b)所示;
2)采用FHD或者CVD工艺,在下包层上再生长一层SiO2,作为波导芯层,其中掺杂锗离子,获得需要的折射率差,如图2(c)所示;
3)通过退火硬化工艺,使前面生长的两层SiO2变得致密均匀,如图2(d)所示。
4)进行光刻,将需要的波导图形用光刻胶保护起来,如图2(e)所示;
5)采用反应离子刻蚀(RIE)工艺,将非波导区域刻蚀掉,如图2(f)所示;
6)去掉光刻胶,采用FHD或者CVD工艺,在波导芯层上再覆盖一层SiO2,其中掺杂磷、硼离子,作为波导上包层,如图2(g)所示;
7)通过退火硬化工艺,使上包层SiO2变得致密均匀,如图2(h)所示。
二氧化硅波导工艺中的几个关键点:
1)材料生长和退火硬化工艺,要使每层材料的厚度和折射率均匀且准确,以达到设计的波导结构参数,尽量减少材料内部的残留应力,以降低波导的双折射效应;
2)RIE刻蚀工艺,要得到陡直且光滑的波导侧壁,以降低波导的散射损耗;
3)RIE刻蚀工艺总会存在Undercut,要控制Undercut量的稳定性,作为布版设计时的补偿依据。
图2. 二氧化硅光波导的制作工艺
玻璃光波导的制作工艺如图3所示,整个工艺分为五步:
1)在玻璃基片上溅射一层铝,作为离子交换时的掩模层,如图3(b)所示;
2)进行光刻,将需要的波导图形用光刻胶保护起来,如图3(c)所示;
3)采用化学腐蚀,将波导上部的铝膜去掉,如图3(d)所示;
4)将做好掩模的玻璃基片放入含Ag+-Na+离子的混合溶液中,在适当的温度下进行离子交换,如图3(e)所示,Ag+离子提升折射率,得到如图3(f)所示的沟道型光波导;
5)对沟道型光波导施以电场,将Ag+离子驱向玻璃基片深处,得到掩埋型玻璃光波导,如图
3(g)所示。
图3. 玻璃光波导的制作工艺