用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法，包括以下步驟：1）在晶圓上進(jìn)行硬掩膜的生長；2）在硬掩膜上涂覆光刻膠；3）利用光刻工藝，將用于定位光纖陣列的梯形槽的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；4）利用等離子刻蝕技術(shù)，將梯形槽的圖形進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到硬掩膜上；5）利用等離子刻蝕技術(shù)，在晶圓上刻蝕出梯形槽，該梯形槽的側(cè)壁與晶圓上表面的交界處為光滑的弧形面；6）除去晶圓上殘留的硬掩膜。本發(fā)明可以解決目前制作光纖陣列定位槽通用的濕法腐蝕、機(jī)械加工等方法帶來的定位精度差、成本高以及成品率低等問題，并且可以有效提高光纖陣列的組裝效率及可靠性。
【專利說明】用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制作光纖陣列定位槽的方法，特別是涉及一種使用等離子刻蝕技術(shù)制作用于定位光纖陣列的梯形槽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖通信是用光作為信息的載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。相比于其他傳統(tǒng)的通信方式，光纖通信有著巨大的優(yōu)勢。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和信息化進(jìn)程的加快，光纖及光芯片的使用范圍越來越廣，如光纖通信系統(tǒng)、光纖數(shù)據(jù)網(wǎng)及光纖CATV等。光纖陣列是無源光網(wǎng)絡(luò)的重要元器件，主要用于平面光波導(dǎo)器件，例如光分路器，陣列波導(dǎo)光柵等多通道微光學(xué)模塊中，需要將平面光波導(dǎo)器件中的每條光路與光纖陣列中對應(yīng)的光纖精確耦合對準(zhǔn)、固定、封裝成穩(wěn)定的光學(xué)器件，以確保器件的良好、穩(wěn)定的通光特性。因此光纖陣列的高精度定位是保證光器件優(yōu)良性能的重要前提。目前制作光纖陣列定位槽的方法包括濕法腐蝕特定晶向硅片以及機(jī)械加工制作V型槽等，但是這些方法制作的定位槽存在定位精度差、成本昂貴及成品率低等技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種制作光纖陣列定位槽的方法，利用該方法制作的定位槽不僅位置精度高，而且可以有效減低制作成本，并提高成品率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案:一種用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法，包括以下步驟:
1)在晶圓上進(jìn)行硬掩膜的生長； 2)在所述硬掩膜上涂覆光刻膠；
3)利用光刻工藝，將光刻版上用于定位光纖陣列的梯形槽(6)的圖形轉(zhuǎn)移到所述光刻膠上；
4)利用等離子刻蝕技術(shù)，將所述梯形槽的圖形進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到所述硬掩膜上；
5)利用等離子刻蝕技術(shù)，在所述晶圓上刻蝕出所述梯形槽，該梯形槽的側(cè)壁與所述晶圓的上表面的交界處為光滑的弧形面；
6)除去所述晶圓上殘留的硬掩膜。
[0005]所述梯形槽為等腰梯形槽，其位于所述晶圓的上表面處的最大槽寬小于所述光纖陣列中光纖的直徑，所述梯形槽的深度大于所述光纖位于所述梯形槽內(nèi)的圓弧段的高度，且小于所述晶圓的厚度。
[0006]所述梯形槽的側(cè)壁與槽底面之間的夾角Θ滿足條件:90° <θ ^ 100°。
[0007]所述硬掩膜為多晶硅、金屬Cr或金屬Au。
[0008]所述等離子刻蝕技術(shù)為感應(yīng)耦合等離子體刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕或離子束刻蝕。
[0009]所述晶圓為普通玻璃、石英玻璃、硼酸鹽玻璃或硅基材料。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:采用等離子刻蝕這種干法刻蝕技術(shù)制作光纖陣列定位槽，在槽的深度、寬度的均勻性和一致性等控制上具有很高的精準(zhǔn)度，能夠達(dá)到和光刻版的設(shè)計(jì)完全一致的效果，可以解決目前制作光纖陣列定位槽通用的濕法腐蝕、機(jī)械加工等方法帶來的定位精度差、成本高以及成品率低等問題。并且，通過優(yōu)化等離子刻蝕工藝，使得梯形槽的側(cè)壁與晶圓上表面的交界處為光滑的弧形面，光纖嵌入梯形槽時(shí)與其弧形面進(jìn)行相切接觸，光纖較容易進(jìn)槽，既有效提高了光纖陣列的組裝效率又保證了封裝定位的精準(zhǔn)度；同時(shí)，弧形面的存在亦可以有效避免尖角對光纖的損傷，可提高光纖陣列的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明步驟(I)中晶圓上生長硬掩膜后的截面圖。
[0012]圖2是本發(fā)明步驟(2)中在硬掩膜上涂覆光刻膠后的截面圖。
[0013]圖3是本發(fā)明步驟(3)中光刻版蓋于光刻膠之上的截面圖.圖4是本發(fā)明步驟(4)中利用光刻工藝，梯形槽圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上的截面圖.圖5是本發(fā)明步驟(5)中利用等離子刻蝕技術(shù)，梯形槽圖形轉(zhuǎn)移到硬掩膜上的截面圖.圖6是本發(fā)明步驟(6)中利用等離子刻蝕技術(shù)，得到的梯形槽的截面圖；
圖7是本發(fā)明組裝了光纖陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明定位單個(gè)光纖的梯形槽的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1飛所示，一種用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法，包括以下步驟:
1)在晶圓I上進(jìn)行硬掩膜2的生長；
2)在硬掩膜2上涂覆光刻膠3；
3)利用光刻工藝，將光刻版4上用于定位光纖陣列5的梯形槽6的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠3上；
4)利用等離子刻蝕技術(shù)，將梯形槽6的圖形進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到硬掩膜2上；
5)利用等離子刻蝕技術(shù)，在晶圓I上刻蝕出梯形槽6，該梯形槽6的側(cè)壁7與晶圓I的上表面8的交界處9為光滑的弧形面；
6)除去晶圓I上殘留的硬掩膜2。
[0015]如圖7、8所示，梯形槽6為等腰梯形槽，其位于晶圓I的上表面8處的最大槽寬小于光纖陣列5中光纖10的直徑,梯形槽6的深度大于光纖10位于梯形槽6內(nèi)的圓弧段的高度，且小于晶圓I的厚度；根據(jù)光纖10的形狀和組裝要求，梯形槽6的側(cè)壁7與槽底面11之間的夾角Θ滿足條件:90° < Θ ^ 100°。
[0016]硬掩膜2可以采用多晶硅、金屬Cr或金屬Au其中之一；等離子刻蝕技術(shù)可以采用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕或離子束刻蝕其中之一；晶圓I可以采用普通玻璃、石英玻璃、硼酸鹽玻璃或 硅基材料其中之一。
[0017]以感應(yīng)耦合等離子體技術(shù)在石英玻璃的晶圓I上刻蝕用于定位光纖陣列5的梯形槽6為例。采用C4F8、Ar、H2等刻蝕氣體，其中C4F8為主要的刻蝕氣體，它在電場的作用下，離化成等離子體和各種活性離子，包含CFn、CF2, CF3、F*(游離基)、Ar+等。主要反應(yīng)為:
SiO2 + 4F — SiF4 i + O2 ?
Ar氣是惰性氣體，一方面可以稀釋反應(yīng)氣體，另一方面可以轟擊被刻蝕表面上的聚合物CFn，加快刻蝕的速率；加入一定的H2可以提高刻蝕選擇比和保持較小的CD線寬損失，但是過量的H2則會(huì)導(dǎo)致表面聚合物增加，從而影響刻蝕速率。在反應(yīng)中CF基團(tuán)是關(guān)鍵的刻蝕因子，F(xiàn)主要起刻蝕因素，其中CFn等聚合物基團(tuán)優(yōu)點(diǎn)是有利于提高刻蝕選擇比，缺點(diǎn)是過多的聚合物會(huì)覆蓋在被刻蝕表面造成刻蝕中止，因此合理的刻蝕氣體配比至關(guān)重要。另夕卜，等離子刻蝕設(shè)備的上下電極功率分配對刻蝕的梯形槽6的形貌影響也很大。采用上下電極功率比值為2 =UC4F8與H2的流量比值為1:1的工藝參數(shù)，可以得到較為理想的⑶線寬、刻蝕選擇比；同時(shí)通過調(diào)整刻蝕設(shè)備反應(yīng)腔室壓力、溫度，可以有效調(diào)整梯形槽6的側(cè)壁7與槽底面I I之間的角度Θ，使其滿足設(shè)計(jì)需求；另外，為了使得梯形槽6的側(cè)壁7與晶圓I的上表面8的交界處9呈現(xiàn)為光滑的弧形面，采用了分步刻蝕的工藝思路，首先將晶圓I刻蝕到接近所需梯形槽6的深度，然后再調(diào)整刻蝕氣體比例及功率分配，刻蝕得到所需梯形槽6。
[0018]等離子刻蝕技術(shù)在光纖陣列5定位槽的深度、寬度的均勻性和一致性等控制上具有很高的精準(zhǔn)度，能夠達(dá)到和光刻版4的設(shè)計(jì)完全一致的效果；同時(shí)，光纖10嵌入梯形槽6時(shí)與其弧形面進(jìn)行相切接觸，光纖10較容易進(jìn)槽，既有效提高了光纖陣列5的組裝效率又保證了封裝定位的精準(zhǔn)度；同時(shí)，弧形面的存在亦可以有效避免尖角對光纖10的損傷，可提高光纖陣列5的可靠性。
[0019]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法，其特征在于包括以下步驟: I)在晶圓(I)上進(jìn)行硬掩膜(2 )的生長； 2 )在所述硬掩膜(2 )上涂覆光刻膠(3 ); 3)利用光刻工藝，將光刻版(4)上用于定位光纖陣列(5)的梯形槽(6)的圖形轉(zhuǎn)移到所述光刻膠(3)上； 4)利用等離子刻蝕技術(shù)，將所述梯形槽(6)的圖形進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到所述硬掩膜(2)上； 5)利用等離子刻蝕技術(shù)，在所述晶圓(I)上刻蝕出所述梯形槽(6)，該梯形槽(6)的側(cè)壁(7)與所述晶圓(I)的上表面(8)的交界處(9)為光滑的弧形面； 6 )除去所述晶圓(I)上殘留的硬掩膜(2 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法，其特征在于:所述梯形槽(6)為等腰梯形槽，其位于所述晶圓(I)的上表面(8)處的最大槽寬小于所述光纖陣列(5)中光纖(10)的直徑，所述梯形槽(6)的深度大于所述光纖(10)位于所述梯形槽(6)內(nèi)的圓弧段的高度，且小于所述晶圓(I)的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法，其特征在于:所述梯形槽(6)的側(cè)壁(7)與槽底面(11)之間的夾角Θ滿足條件:90° <θ ^ 100°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法，其特征在于:所述硬掩膜(2)為多晶娃、金屬Cr或金屬Au。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法，其特征在于:所述等離子刻蝕技術(shù)為感應(yīng)耦合等離子體刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕或離子束刻蝕。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于定位光纖陣列的梯形槽的制作方法，其特征在于:所述晶圓(I)為普通玻璃、石英玻璃、硼酸鹽玻璃或硅基材料。
【文檔編號(hào)】G02B6/36GK103472542SQ201310417126
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】查強(qiáng), 孟繁春, 杜衛(wèi)星, 蘇曉華, 胡炎彰, 王睿, 王紅杰, 鐘飛 申請人:河南仕佳光子科技有限公司