[发明专利]三维多层波导模式复用和解复用器及制备方法在审
| 申请号： | 201810606332.2 | 申请日： | 2018-06-12 |
| 公开（公告）号： | CN108761637A | 公开（公告）日： | 2018-11-06 |
| 发明（设计）人： | 蒋卫锋;程方圆;许吉;万洪丹 | 申请（专利权）人： | 南京邮电大学 |
| 主分类号： | G02B6/12 | 分类号： | G02B6/12;G02B6/132;G02B6/138 |
| 代理公司： | 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 柏尚春 |
| 地址： | 210003 *** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 三维 多层 制备 复用和解复用 波导模式 波导 光通信器件 器件集成度 波导集成 波导结构 二维平面 复用网络 复用系统 立体耦合 模式复用 器件集成 器件结构 三维模式 上下两层 系统通信 一侧边界 直接耦合 对齐 耦合 低成本 复用器 复杂度 高阶模 高效率 批量化 灵活 基模 路由 维度 成熟 应用 制造 | ||
1.一种三维多层波导模式复用和解复用器，其特征在于，包括：衬底层(1)，在衬底层上设有下包层(2)，在下包层(2)上设有下层波导(4)，在下层波导(4)上铺设有中间隔离层(6)，在中间隔离层上设有上层波导(3)，在上层波导(3)上覆盖有上覆盖层(5)，下层波导(4)的任意一侧边界和上层波导(3)的任意一侧边界对齐，且下层波导(4)和上层波导(3)的波导宽度中心错位大于0小于5μm。
2.根据权利要求1所述的三维多层波导模式复用和解复用器，其特征在于，下层波导(4)和上层波导(3)左侧边界对齐。
3.根据权利要求1所述的三维多层波导模式复用和解复用器，其特征在于，下层波导(4)和上层波导(3)右侧边界对齐且具有双向对称性。
4.根据权利要求1所述的三维多层波导模式复用和解复用器，其特征在于，下层波导(4)和上层波导(3)具有相同高度，不同宽度。
5.根据权利要求1所述的三维多层波导模式复用和解复用器，其特征在于，下层波导(4)包括第一干路波导段(401)、第二干路波导段(402)和第三干路波导段(403)，用于实现不同高阶模式复用与解复用；上层波导(3)包括第一输入波导(301)、第二输入波导(302)和第三输入波导(303)；第一输入波导(301)任意一侧边界与第一干路波导段(401)任意一侧边界对齐，第二输入波导(302)任意一侧边界与第二干路波导段(402)任意一侧边界对齐，第三输入波导(303)任意一侧边界与第三干路波导段(403)任意一侧边界对齐；各下层波导(4)排列成排且各下层波导的宽度依其排列顺序渐变，并利用锥形波导连接。
6.一种所述三维波导模式复用和解复用器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：取一片硅衬底，对硅片表面进行处理，在硅衬底表面通过化学气相沉积法(PECVD)沉积2-3μm的二氧化硅包层，该包层为下包层。沉积二氧化硅的反应气体为硅烷(SiH4)和一氧化氮(N2O)。沉积过程中，上级板温度为300℃，下级板温度为300℃，射频源功率为700W，腔体压强为300mTorr，N2O流量为2000sccm，SiH4流量为17sccm，
步骤2：在下包层上进行匀胶光刻，低转速将光刻胶再芯片表面铺开典型低转速的速度在1500-1750r/min，3-5s；之后高转速使光刻胶挥发以达到理想厚度210-230nm，典型高转速的速度在4000-4250r/min，29-40s，然后，洗掉多余的胶。此处主要使用负胶ma-N2403，其曝光时间短，指标符合加工精度要求，
步骤3：进行光刻步骤，利用光刻和刻蚀工艺制备波导结构，光刻设备采用型号为Raith150Two的EBL作为曝光的设备，电子束曝光无需掩模板制作，按掩模图形中的图案及次序依次完成。曝光采用固定平台和移动平台相结合的方式，以取得最优效果。图形曝光主要的参数是剂量和扫描步长，基本剂量大约为70μC/cm2，工作步长为10μm设备曝光时一般采用20kv的加速电压，电子枪孔径尺寸一般为10μm，
步骤4：刻蚀采用感应耦合等离子体技术(ICP)，反应气体选择SF6和C4F8，SF6的流量为10.7sccm，C4F8的流量为4.9sccm，线圈RF的功率为500W，频率为13.56Mhz，基板RF的功率为20W，频率为13.56Mhz，工作压强1mTorr，腔体温度一般控制为65℃，刻蚀速度为1.83nm/s，
步骤5：对刻蚀后的样片去除残留掩膜、沉积厚度为190-210nm的二氧化硅中间隔离层，沉积结束，利用化学机械法去除中间隔离层突出部分，
步骤6：在中间隔离层上进行二次匀胶光刻，低转速将光刻胶再芯片表面铺开典型低转速的速度在1500-1750r/min，3-5s；之后高转速使光刻胶挥发以达到理想厚度210-230nm，典型高转速的速度在4000-4250r/min，29-40s，然后，洗掉多余的胶。此处主要使用负胶ma-N2403，其曝光时间短，指标符合加工精度要求，
步骤7：进行二次光刻步骤，利用光刻和刻蚀工艺制备波导结构，光刻设备采用型号为Raith150Two的EBL作为曝光的设备，电子束曝光无需掩模板制作，按掩模图形中的图案及次序依次完成。曝光采用固定平台和移动平台相结合的方式，以取得最优效果。图形曝光主要的参数是剂量和扫描步长，基本剂量大约为70μC/cm2，工作步长为10μm设备曝光时一般采用20kv的加速电压，电子枪孔径尺寸一般为10μm，
步骤8：二次刻蚀采用感应耦合等离子体技术(ICP)，反应气体选择SF6和C4F8，SF6为10.7sccm，C4F8为4.9sccm，线圈RF的功率为500W，频率为13.56Mhz，基板RF的功率为20W，频率为13.56Mhz，工作压强1mTorr，腔体温度一般控制为65℃，刻蚀速度为1.83nm/s，
步骤9：对二次刻蚀后的样片经过去除残留掩膜、沉积厚度为2-3μm的二氧化硅上覆盖层，沉积结束，利用化学机械法去除中间隔离层突出部分。
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