[发明专利]制造聚合物波导的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及聚合物波导器件及其制造方法。

背景技术

波导器件的制造经历了指数式增长。通常，光波通过来自波导壁的全内反射限制在波导器件的内部。在各种波导中，由于其工艺可用性和制造可行性，聚合物光波导已引起大量关注。在印刷电路板(PCB)或其他载具上方形成聚合物波导的传统方法使用模具通过温度固化工艺将聚合物压印在一起。然而，压印工艺对于保持在整个压印区域上的足够均匀性提出了挑战。另外，模具的使用寿命带来了其他问题。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种制造聚合物波导器件的方法，所述方法包括：提供具有电互连区和波导区的衬底；在所述电互连区内的所述衬底上方形成图案化介电层和图案化再分布层(RDL)；通过接合叠层将所述图案化RDL接合至垂直腔面发射激光器(VCSEL)；在所述波导区内的所述衬底中形成反射镜沟槽，其中，所述波导区具有反射镜区和波隧道区；至少在所述反射镜区上方形成反射层；在所述波隧道区内形成图案化底覆层；以及在所述反射镜区内的所述反射层上方和所述波隧道区内的所述底覆层上方形成图案化芯层和图案化顶覆层。

在该方法中，所述衬底包括具有(100)晶体定向的硅。

在该方法中，所述反射镜沟槽形成有所述硅(100)衬底内的45°斜坡侧壁轮廓。

在该方法中，通过湿蚀刻工艺形成深度大于30um的所述45°斜坡侧壁反射镜沟槽，所述湿蚀刻工艺包括来自由乙烯二胺邻苯二酚(EDP)、氢氧化钾(KOH)及四甲基氢氧化铵(TMAH)所组成的组的蚀刻剂。

在该方法中，所述底覆层和所述顶覆层以及所述芯层均包括感光聚合物。

在该方法中，所述芯层被配置成具有所述反射镜沟槽的深度的一半以上的厚度，并且所述芯层具有比所述底覆层/所述顶覆层的折射率大0.025以上的折射率。

在该方法中，选择所述底覆层和所述顶覆层以及所述芯层以对于600nm至1600nm的波长来说是透明的。

在该方法中，选择所述底覆层和所述顶覆层以及所述芯层以在接合工艺期间具有小于2％的体积变化和厚度变化。

在该方法中，通过旋涂技术沉积所述底覆层和所述顶覆层以及所述芯层。

在该方法中，所述旋涂技术包括多步骤工艺，其中，所述多步骤工艺包括初始旋转步骤、主旋转步骤和等待步骤，所述初始旋转步骤的旋转速度比所述主旋转步骤的旋转速度慢。

在该方法中，所述等待步骤的旋转速度比所述主旋转步骤的旋转速度慢，或者所述等待步骤的所述旋转速度为零。

在该方法中，通过光刻技术图案化所述底覆层和所述顶覆层以及所述芯层，其中，将所述底覆层图案化为仅形成在所述波隧道区，并且将所述芯层和所述顶覆层图案化为形成在所述反射镜区和所述波隧道区。

在该方法中，在将所述VCSEL接合至所述波导器件的接合工艺期间实施倒装芯片技术。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造聚合物波导器件的方法，所述方法包括：提供具有电互连区和波导区的衬底；在所述电互连区内的所述衬底上方形成图案化介电层和图案化再分布层(RDL)；通过接合叠层将所述图案化RDL接合至垂直腔面发射激光器(VCSEL)；在所述波导区内的所述衬底中形成45°倾斜侧壁反射镜沟槽，其中，所述波导区具有反射镜区和波隧道区；在所述反射镜区上方形成反射层；实施旋涂和光刻图案化技术，以在所述波隧道区内形成图案化底覆层；以及实施旋涂和光刻图案化技术，以在所述波导区内形成图案化芯层和图案化顶覆层。

在该方法中，在所述反射镜区内的所述反射层上方形成空置空间。

在该方法中，在所述空置空间中构建功能元件。

根据本发明的又一方面，提供了一种聚合物波导器件，包括：衬底，具有电互连区和波导区；图案化介电层，设置在所述电互连区内的所述衬底上方；图案化再分布金属层(RDL)，设置在所述介电层上方；图案化钝化层，设置在所述图案化RDL上方；接合叠层，位于所述图案化RDL上方，波源通过所述接合叠层连接至所述图案化RDL；反射镜沟槽，位于所述衬底中，具有位于反射镜区中的45°倾斜侧壁和位于波隧道区中的平坦底部；反射层，设置在所述反射镜区上方；图案化底覆层，通过旋涂和光刻技术设置在所述波隧道区上方；图案化芯层和图案化顶覆层，通过旋涂和光刻技术设置在所述反射镜区和所述波隧道区上方。