[发明专利]一种PLC光器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面光分路器(Planar Lightwave Circuit，PLC)的制造方法，具体涉及一种光波导的制造方法，属于PLC分路器技术领域。

背景技术

当前，FTTX(光纤接入网)建设的逐步展开，具体要实现FTTC(光纤到路边)、FTTB(光纤到大楼)、FTTH(光纤到家庭)、FTTD(光纤到桌面)、三网融合(语音网、数据网、有线电视网)等多媒体传输以及PDS(综合布线系统)方案。要建成全光纤网络，除了需要各种各样结构配线光缆、引入光缆实现光纤网络的接续和再分配外，还大量需要光分路器来最终完成光纤到户的目的。

PLC光器件一般在六种材料上制作，它们是：铌酸锂(LiNbO3)、III-V族半导体化合物、二氧化硅(SiO₂)、SOI(Silicon-on-Insulator，绝缘体上硅)、聚合物(Polymer)和玻璃。其中，铌酸锂波导是通过在铌酸锂晶体上扩散Ti离子形成波导，波导结构为扩散型。InP波导以InP为称底和下包层，以InGaAsP为芯层，以InP或者InP/空气为上包层，波导结构为掩埋脊形或者脊形。二氧化硅波导以硅片为称底，以不同掺杂的SiO₂材料为芯层和包层，波导结构为掩埋矩形。SOI波导是在SOI基片上制作，称底、下包层、芯层和上包层材料分别为Si、SiO₂、Si和空气，波导结构为脊形。聚合物波导以硅片为称底，以不同掺杂浓度的Polymer材料为芯层，波导结构为掩埋矩形。玻璃波导是通过在玻璃材料上扩散Ag离子形成波导，波导结构为扩散型。在上述六种材料的PLC光器件中，二氧化硅光波导具有良好的光学、电学、机械性能和热稳定性，被认为是无源光集成最有实用前景的技术途径。目前，制造二氧化硅光波导的工艺通常为：

1)采用火焰水解法(FHD)或者化学气相淀积工艺(CVD)，在硅片101上生长一层SiO₂，其中掺杂磷、硼离子，作为光波导下包层102。然后继续采用FHD或者CVD工艺，在下包层102上再生长一层SiO₂，作为光波导芯层103，其中掺杂锗离子，获得需要的折射率差，并且通过退火硬化工艺使之前生长的两层SiO₂变得致密均匀，如图1a所示；

2)淀积一层光刻胶104，然后光刻形成图形，将需要的光波导图形用光刻胶保护起来。然后采用反应离子刻蚀(RIE)工艺，将非光波导区域的二氧化硅刻蚀掉，如图1b所示；

3)去掉光刻胶，采用FHD或者CVD工艺，在光波导芯层103上再覆盖一层SiO₂，其中掺杂磷、硼离子，作为光波导上包层105，然后通过退火硬化工艺，使上包层SiO₂变得致密均匀，如图1c所示。

如上所述的二氧化硅光波导工艺技术目前是PLC光器件产品的主流制造技术，国际上比较普遍采用。但是，问题存在于设备投入高、维护成本高、原材料要求高(全部采用进口材料)，此技术制造难度大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种新的技术难度小的光波导的制造方法，可以在较低的成本投入下，实现二氧化硅光波导器件的产业化规模生产。

为达到本发明的上述目的，本发明提出了一种光波导器件的制造方法，具体包括：

提供一个硅衬底；

在所述硅衬底上生长一层二氧化硅；

淀积光刻胶；

光刻形成图形；

形成高折射率层；

回刻部分所述高折射率层，将光刻胶上的所述高折射率层去除而保留在光刻胶之间的凹槽内的所述高折射率层材料，以形成高折射率芯层；

剥除光刻胶；

形成低折射率膜上包层。

其中，上述光波导器件的制造方法中，所述二氧化硅的厚度范围为2-30微米；所述光刻胶的厚度范围为5-15微米；所述的高折射率芯层的厚度范围为2-20微米，其宽度范围为2-30微米。

本发明所提出的光波导的制造方法工艺过程简单，技术难度低，原材料以及生产设备要求低，降低了生产成本，易于实现产业化规模生产。

附图说明

图1a至图1c为现有技术的二氧化硅光波导的制造工艺流程图。

图2a为本发明所提供的光波导的一个实施例的示意图。

图2b为图2a所示光波导沿cd方向的截面图。

图3a至图3f为本发明所提供的制造如图2所示光波导的实施例工艺流程图。

具体实施方式