[发明专利]与光波导集成的二氧化硅微透镜的制作方法

说明书

本发明公开了一种与光波导集成的二氧化硅微透镜的制作方法，步骤如下：S1，确定微透镜的尺寸；S2，制作微透镜掩膜版；S3，制作PLC型光分路器或阵列波导光栅；S4，ICP深刻蚀做出一个凹槽；S5，生长掺锗的SiO2透镜层；S6，微透镜；S7，刻蚀的透镜进行镀膜。本发明将光波导和微透镜的制作融合在一起，直接在制作的光波导的合适位置制作出微透镜，不需要再进行贴装，即使多通道，也不会增加制作成本或者延长生产周期。采用一体刻蚀避免了由于贴装误差造成系统总的耦合效率降低的发生，提高了系统总的耦合效率和产品的成品率。

技术领域

本发明属于集成光学技术领域，具体涉及一种与光波导集成的二氧化硅微透镜的制造方法。

背景技术

在集成光学中，激光器都具有较大的发散角，如果直接与光波导进行耦合，通常的耦合效率都比较低。为了实现激光器与光波导的高效率耦合，通常都会在激光器与光波导之间贴装透镜，但是由于集成光学系统的工艺容差都较小，所以所贴装的透镜位置是否精确，直接关系到整个系统的性能。如果光波导的通道较多，像32通道、64通道或者更多通道的，使用常规的贴装透镜的方法，不但会增加工艺复杂性，延长生产周期，并且由于贴装误差产生的系统总的耦合效率也随之降低，会大大降低产品的成品率。

发明内容

本发明要解决的是半导体光源与光波导耦合时贴装透镜工艺容差小，耦合效率不高等技术问题，从而提供一种与半导体工艺兼容、易于平面光波导集成、尺寸小、可根据光波导具体定制的与光波导集成的二氧化硅微透镜的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种与光波导集成的二氧化硅微透镜的制造方法，步骤如下：S1，确定微透镜的透镜高度H、透镜前表面曲率半径R1、透镜后表面曲率半径R2和透镜中心厚度T；

S2，根据步骤S1制作微透镜掩膜版；

S3，制作PLC型光分路器或阵列波导光栅芯片；

S4，在制作的PLC型光分路器或阵列波导光栅芯片需要制作微透镜的地方，利用ICP深刻蚀做出一个凹槽，凹槽深度为20-30μm，凹槽宽度比透镜中心厚度T宽5-10μm；

S5，使用PECVD方法在PLC型光分路器或阵列波导光栅芯片的表面生长掺锗的SiO₂透镜层；

S6，利用步骤S2中的透镜掩膜版，并使用感应耦合等离子体ICP对步骤S5的掺锗的SiO₂透镜层进行刻蚀，形成微透镜；

S7，采用PECVD对刻蚀的透镜进行镀膜，镀膜材料为氟化镁。

在步骤S3中，PLC型光分路器或阵列波导光栅的制作步骤如下；

S3.1，对基底表面进行清洗；

S3.2，在基底表面通过热氧化生成二氧化硅下包层，二氧化硅下包层的厚度为10-15μm；

S3.3，在二氧化硅下包层上，使用等离子体增强化学气相沉积方法生长掺锗的二氧化硅波导芯层；且掺锗的二氧化硅波导芯层的厚度为4-8μm，宽度为4-8μm；

S3.4，使用低压力化学气相沉积法生长多晶硅硬掩膜层，多晶硅硬掩膜层覆盖二氧化硅下包层和掺锗的二氧化硅波导芯层；且多晶硅硬掩膜层厚度为1μm；

S3.5，在多晶硅硬掩膜层上涂光刻胶，并将光刻板上的图形转移到光刻胶上；

S3.6，刻蚀步骤S3.5中的多晶硅硬掩膜层，去除无用的光刻胶；与掩膜版上波导形状对应的光刻胶留下，其他部分的光刻胶被刻蚀掉。

S3.7，使用感应耦合等离子体刻蚀方法进行芯区刻蚀，得到所需的波导芯层，刻蚀深度比芯区厚度大0.3-0.4μm；芯区刻蚀，留下需要的波导芯层，其他地方被刻蚀掉。