一种plc波导微耦合镜面的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信材料制造领域，具体涉及一种平面波导与光信号接受组件在芯片上的集成加工方法。
【背景技术】
[0002]随着PLC平面波导芯片器件的应用从广域网到城际网和接入网的扩展，越来越多的光学组件需要与PLC芯片集成以实现应用模块的高集成度和高性能。更小更密的指标要求会要求在一些模块上实现，这些模块如TOSA (光发射子组装模块)和ROSA (光接收子组装模块)。过去在广域网的应用模块中，激光器，波导芯片，光接收器通常用的是分离组件。目前在100G数据网络要求的趋势作用下，插入城际网络设备中的发射接受模块被要求做得更小。
[0003]目前PLC芯片与光接收器的结合方法是基于分离器件的组装而不是芯片级的集成。在一些前沿的应用特别是100G网络上的应用，光学系统将面临降低能耗和减少体积的压力；且分离组件的组合体积大很难满足通信设备供货商在器件体积上的要求，同时这种方法制造成本也很高。
[0004]另一种替代方法是在PLC平面波导衬底沉积以前，在硅基板上用腐蚀法加工一个斜坡。但这种方法是利用硅材料的晶面角及在KOH溶液里的不对称腐蚀特性而获得一个斜面角度为57.4度。然而这一角度在Si02在这个斜坡上沉积厚度达到40微米以上时，就很难保持住，特别是回流处理后。这种方法斜坡的最终角度是没有保证的，没有可重复性。
[0005]还有一种方法是在PLC波导加工完成后用切片机的刀片切出一个斜坡。但是有两个问题:1，切割工艺通常造成表面粗糙，可能在光传出来的那一面可能还需要抛光(但抛光工艺很难实施)。2，若一片晶圆有几百个芯片，用切割刀加工斜坡的方法也很费时。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种有效的，可以实现规模生产用以实现平面波导与光敏二极管即光信号接受组件在芯片上的集成，从而降低通信设备制造成本的一种PLC波导微耦合镜面的加工方法。
[0007]本发明的技术方案包括以下制备步骤:
[0008]I)原材料为在基底上沉积了衬底层，波导芯层和覆盖层的PLC晶圆，在所述的PLC晶圆
[0009]的覆盖层上面沉积一层金属薄膜；
[0010]2)在金属薄膜上涂覆光刻胶，对光刻胶进行图案曝光、显影去除部分光刻胶，通过刻蚀将金属薄膜未被光刻胶覆盖的部分腐蚀掉形成图形凹槽，然后去掉剩余的光刻胶；
[0011]3)以经I)、2)步处理后的PLC晶圆上涂敷一层的光刻胶层，对光刻胶进行图案曝光显影，去除部分光刻胶后，形成凹槽的一侧边为将该侧边的金属薄膜包覆在内的光刻胶，凹槽相对的另一侧边则是金属薄膜，与该侧边相连的金属薄膜上端面也保留不被光刻胶覆盖;
[0012]4)将前3步处理后的晶圆进行高温回流，使得凹槽的一侧边光刻胶在高温作用下形成一个光刻胶斜坡，同时确保凹槽相对的另一侧边仍为金属薄膜，与该侧边相连的金属薄膜仍留有端面不被光刻胶覆盖；所述的高温回流的温度为I1?150°C ;
[0013]5)将经上述4步处理后的晶圆进行干法刻蚀，刻蚀是从覆盖层到波导芯层，刻蚀过程中在消耗光刻胶的同时，由于在凹槽一侧光刻胶斜坡的作用下，覆盖层和波导芯层也刻蚀成一个斜坡，而相对另一侧的金属薄膜的作用下，其侧边刻蚀成一垂直面；
[0014]6)除去金属薄膜；
[0015]7)将经过6)步处理后的PLC晶圆通过光刻工艺将设计好的图形转移的光刻胶上，通过刻蚀，最终在斜坡上保留沉积具有反射效果金属薄膜。
[0016]所述的7)步的处理可以采用以下a或b两种方式:
[0017]a、先在经过6)步处理后的PLC晶圆上沉积一层具有反射效果金属薄膜；然后在金属薄膜上涂敷光刻胶，曝光图案显影去除部分光刻胶，让留存的光刻胶覆盖在斜坡上，去除其余部分未被光刻胶覆盖的金属层；最后去除留存的光刻胶，使得斜坡上保留沉积具有反射效果金属薄膜。
[0018]所述的采用a方式处理过程中，沉积一层具有反射效果金属薄膜优选1-2微米厚。光刻胶的沉积厚度为6-8微米。
[0019]b、在经6)步述处理过的PLC晶圆上沉积具有反射效果金属薄膜前，先用光刻胶覆盖所述的晶圆，制作成光刻胶图形，曝光图案显影后去除斜面上的光刻胶，接着沉积具有反射效果金属薄膜.用可以溶解光刻胶的溶液浸泡该晶圆，因光刻胶的溶解使得光刻胶上面的金属被除掉，没有沉积在光刻胶上斜面上的金属薄膜则留存下来。
[0020]b的这种做法通常是为了处理不能被刻蚀的金属。
[0021]所述的步骤I)中的金属薄膜厚度为1-2微米。
[0022]本发明所叙述的集成微反射镜子的制造原理是在光入射一侧的波导加工一个垂直面，而在另一侧加工一个45度的耦合反射镜，这样入射的光就可垂直反射出去。
[0023]本发明中加工的斜度可以通过4)步中的光刻胶的斜坡角度可以通过光刻胶跟二氧化圭刻蚀的选择比一起进行调控。
[0024]发明人通过实验发现本发明的步骤3)中光刻胶的厚度为8-10微米时有利于后续干法刻蚀工艺18-22微米的的刻蚀深度及斜坡的形成。
[0025]所述7)步中，所述金属可以是金等反光效果好且不易氧化的金属。
[0026]通过本发明的工艺可以方便快捷的制造和控制实现规模生产用以实现平面波导与光敏二极管即光信号接受组件在芯片上的集成，对于一片晶圆有几百个芯片的情况下，只需有效设计出耦合反射镜的所需的位置，就可以很好的制备，实施工艺易于实现工业化的控制，从而降低通信设备制造成本。
【附图说明】
[0027]图1为本发明步骤I)的所得材料的结构层次图；
[0028]图2为为本发明步骤2)的所得材料的结构层次图；
[0029]图3为为本发明步骤3)的所得材料的结构层次图；
[0030]图4为为本发明步骤4)的所得材料的结构层次图；
[0031]图5为为本发明步骤5)的所得材料的结构层次图；
[0032]图6为为本发明步骤6)的所得材料的结构层次图；
[0033]图7为为本发明步骤7)的所得材料的结构层次图。
[0034]1-衬底层2