[发明专利]刻蚀高深度光波导的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高深度光波导的制作方法，更确切地说是通过在平板光波导上制作双重掩模的方法制作高深度光波导。属于光器件、集成光学领域。

背景技术

发展高速率大容量的信息高速公路已成为当今世界各国竞相研究和发展的目标，光纤网络是信息网络的主体和骨架。随着我国三网融合工程的推进，基于无源光接入网的光纤到户工程建设，蕴含着巨大的商机和发展前景。其中光功分器是超大容量光通信系统和三网融合平台系统的关键部件，光通信网络的所有分支和接点连接均由PLC型M×N光功分器完成和实现光纤入户。

通常制作玻璃基二氧化硅光波导的过程（图1）为：首先在玻璃基片（11）上制作一层光波导的芯层（12），在光波导的芯层上面制作光波导的掩模图形（13），通过反应离子刻蚀工艺（RIE）得到条形或脊型光波导芯层（12），最后制作光波导的上包层（15）。采用这种工艺可以获得高性能的集成光波导器件，但采用这种方式所能获得的光波导高度一般小于4微米。而目前通常采用的光分路器产品标准高度为8微米。这时一般采用感应耦合离子刻蚀工艺进行刻蚀，采用感应耦合离子刻蚀设备的成本和维护费用极其昂贵，不仅提高了分路器的成本，也限制了该方法的广泛使用。

采用反应离子刻蚀工艺无法刻蚀高深度光波导的原因在于，目前采用的金属掩模工艺或者光刻胶掩模工艺，均无法保证高深度下光波导侧壁保持在85度以上。采用金属掩模工艺会造成侧壁内陷；而采用光刻胶掩模，会造成漂胶等现象。因此必须新型工艺，完成高深度光波导的刻蚀。

发明内容

技术问题：有鉴于此，本发明的目的是在于提供一种刻蚀高深度光波导的制备工艺，其实现了利用反应离子刻蚀工艺刻蚀高深度光波导，制作成功的波导侧壁与水平面的交角大于87度，小于93度，从而具有低损耗的光学传输性能，且降低了光波导制作成本。

技术方案：

一种刻蚀高深度光波导的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1）用沉积法，在作为光波导结构中的衬底层的二氧化硅隔离层上制备掺杂III-V族元素或稀土元素的二氧化硅层，并以此作为光波导结构中的芯层，形成平板光波导；

步骤2）通过光刻工艺，旋涂光刻胶，一次掩模版曝光后进行二次空曝，在步骤1）制取的平板光波导上获得与掩模版图形相反的光刻胶掩模；

步骤3）通过溅射工艺，在与掩模版图形相反的光刻胶掩模表面上形成金属掩模，同时在平板光波导表面上形成与掩模版图形相同的金属掩模层；

步骤4）清洗去除与掩模版图形相反的光刻胶掩模及金属掩模；

步骤5）通过光刻工艺，在步骤4）制作的金属掩模层上，再增加与金属掩模层具有相同图形的光刻胶层，且金属掩模层的厚度与光刻胶层的厚度比例为1：2~4；

步骤6）使用反应离子刻蚀设备，通入SF₄、CHF₃、O₂、He气体，SF₄、CHF₃、O₂及He的通入流量比例为3~5：4~7：1：20~35,在1500mTor气压下进行刻蚀，在平板光波导上制作光波导芯层；

步骤7）在光波导芯层的周围制作上包层。

本发明所述的另一种刻蚀高深度光波导的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1）用沉积法，在作为光波导结构中的衬底层的二氧化硅隔离层上制备掺杂III-V族元素或稀土元素的二氧化硅层，并以此作为光波导结构中的芯层，形成平板光波导；

步骤2）通过光刻工艺，旋涂光刻胶，一次掩模版曝光后进行二次空曝，在步骤1）制取的平板光波导上获得与掩模版图形相反的光刻胶掩模；

步骤3）通过溅射工艺，在与掩模版图形相反的光刻胶掩模表面上形成金属掩模，同时在平板光波导表面上形成与掩模版图形相同的金属掩模层；

步骤4）通过溅射工艺，在与掩模版图形相同的金属掩模层及金属掩模表面形成与掩模版图形相同的第二层金属掩模层及与掩模版图形相反的第二层金属掩模，且与掩模版图形相同的第二层金属掩模层及与掩模版图形相反的第二层金属掩模的刻蚀选择比不同于与掩模版图形相同的金属掩模层及金属掩模的刻蚀选择比；

步骤5）清洗去除与掩模版图形相反的光刻胶掩模、金属掩模及与掩模版图形相反的第二层金属掩模；