[发明专利]光波导的制作方法

说明书

发明涉及一种制作光波导的方法。

光纤通信系统和以光纤为基础的仪器和器件往往需要光纤与诸如集积在-块衬底上的波导等集成光学器件精确对准并可靠连接。在这种光学连接的设计中，一个重要的、需要考虑的问题是，要在波导和光纤之间获得良好的对准。此类光学连接的一个典型结构是，安放在V型槽内的光纤与集积在硅衬底上的波导相连。PCT GB96/01068描述了这样一种结构，该结构基于集积在硅-绝缘体晶片上的硅制肋形或脊形波导。为了获得良好连接，应使光纤带到波导小平面的5μm或更小的缝隙内。由于V型槽没有与槽底垂直的端面，其端相对槽底设有一个角度，所以希望能底切波导以形式一波导结构，该波导结构象“跳水板”那样悬伸出带角度的端面。此概念可在PCT GB96/01068中找到。尽管此特殊概念是获得适当对准特性的一种理解方式，但是处理容限会使悬伸结构在形成V型槽之后呈现出一个不希望有的、延伸到波导小端面之外的掩埋氧化物“搁板”。当把一层氮化物沉积到包含氧化物搁板的小端面上时，同样会形成一个小的氮化物“搁板”。如果留着这些搁板，它们会使波导射出的光波变形。

本发明的目的是，提高波导小平面的表面质量，以改善与光纤的光连接。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于处理波导结构的方法，其中波导结构包括：

具有一集成肋形波导的硅衬底，波导包括一个带小平面的端部，该端部悬伸出硅衬底，并在其下侧具有一层从波导小平面伸出的氧化物层，还具有一层在波导上表面和小平面上延伸的氮化物层，所述方法包括以下步骤：

i)执行氧化物蚀刻步骤，从下侧去除氧化物层；

ii)执行氧化物生长步骤，在下侧的外露硅上形成一层新的氧化物层，所述新的氧化物层在小平面处终止；

iii)执行氮化物蚀刻步骤，去除氮化物层；以及

iv)沉积一层新的氮化物层，它在上表面和小平面上延伸，但不突出在小平面之外，从而在小平面上制成氮化硅。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在硅-绝缘体晶片上制作波导结构的方法，其中所述波导结构包括一硅衬底，一层在硅衬底顶上的氧化物层，以及一层在氧化物层顶上的外延硅，所述方法包括以下步骤：

在外延层上限定一个肋形波导；

在波导端部，蚀刻位于肋形波导任何一侧上的外延层，以暴露出掩埋氧化物层；

相继在肋形波导上沉积氧化物层和氮化物层；

底切端部，在硅衬底中形成V型槽，便于将一光纤与波导结构对准，所述底切步骤留下一部分不希望有的掩埋氧化物，其延伸到肋形波导小端面之外；以及

用上述限定的方法处理波导结构。

上面的蚀刻步骤和沉积步骤(i)-(iv)可以如敷层工艺那样来执行，不需要掩膜。所以，这工艺是非常容易实现。可以控制新氮化物层的厚度，以控制在小平面上形成的氮化硅的光学性质。

为了更好地理解本发明并说明如何实现此发明，现在将参照附图作举例说明，附图有：

图1示出了在中间加工阶段硅-绝缘体肋形波导的一个端部；

图1A是一透视图，示出了肋形波导的一个截面；

图2是一侧视示意图，示出了波导与光纤的连接；

图3是一侧视示意图，示出了悬伸出V-型槽的波导，显示了不希望有的氧化层和氮化层搁板。

图4是一侧视示意图，示出了在去除不希望有的氧化物后悬伸出V型槽的波导；

图5是一侧视示意图，示出了在下表面再生长氧化物后悬伸出V型槽的波导；

图6是一侧视示意图，示出了在去除不希望有的氮化物后悬伸出V型槽的波导；

图7是一侧视示意图，示出了在进一步从小平面上去除不希望有的氧化物后悬伸出V型槽的波导；

图8是一侧视示意图，示出了在完成了根据本发明一实施例的方法的最后阶段后悬伸出V型槽的波导。

在这些附图中，相同的标号指的是相同的部件。