專利名稱：光波導(dǎo)器件的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)器件的生產(chǎn)方法，且尤其是涉及這樣一種光波導(dǎo)器件，其在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，不需要諸如電極等外部偏置。
很多的光波導(dǎo)器件已通過使用平面波導(dǎo)技術(shù)形成在平面基片上，且已對(duì)此種器件的高集成化進(jìn)行了研究。一般講，使用半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)或微電機(jī)系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)制造光波導(dǎo)器件。


圖1A到1F描述了傳統(tǒng)的制造光波導(dǎo)器件的方法。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)光波導(dǎo)器件的方法中，首先，如圖1A中所示，在平面基片100上沉積一下包層110，并如圖1B中所示沉積一用于形成波導(dǎo)的核心層140。然后，如圖1C中所示，用波導(dǎo)圖形對(duì)核心層140進(jìn)行掩膜，并通過進(jìn)行光刻及蝕刻而形成用于波導(dǎo)的掩膜圖形150。然后，如圖1D中所示蝕刻核心層140以形成波導(dǎo)130。這里，標(biāo)號(hào)170表示被蝕刻的區(qū)域。在生產(chǎn)完波導(dǎo)后，如圖1E中所示去除掩膜圖形150，然后如圖1F所示形成上部包層160，從而完成光波導(dǎo)器件的制作。
上述的制造光波導(dǎo)器的常用方法不存在特別的實(shí)際問題，并已一直用到現(xiàn)在。然而，如果不嚴(yán)格按照上述傳統(tǒng)方法的步驟的話，可以很容易地制造出能夠工作在沒有諸如電信號(hào)或熱量等外部偏置的器件。同樣，因?yàn)椴▽?dǎo)在生產(chǎn)過程中被充分地暴露，所以其很容易受到損壞。
為了解決上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)光波導(dǎo)器件的方法，其不需要電極等外部偏置，其中當(dāng)形成波導(dǎo)時(shí)的暴露程度被減至最小，這樣對(duì)波導(dǎo)的損害被降低，且也不需要在形成波導(dǎo)后的用于去除外部應(yīng)力的額外步驟。
相應(yīng)地，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種用于生產(chǎn)光波導(dǎo)器件的方法，其中的光波導(dǎo)器件具有一下包層、一光波導(dǎo)及一上包層，而該方法包含如下步驟(a)在平面基片上形成下包層；(b)在下包層上形成光波導(dǎo)層，其比下包層具有更高的折射率；(c)在光波導(dǎo)層上形成上包層，其具有比光波導(dǎo)層低的折射率；(d)在上包層上形成預(yù)定的光波導(dǎo)圖形；(e)根據(jù)光波導(dǎo)圖形蝕刻上包層及光波導(dǎo)層；(f)在所蝕刻的產(chǎn)物上形成具有與上包層同樣材料的材料層。
最好地，形成下包層的材料與基片相同，而下包層、光波導(dǎo)層及上包層通過旋涂形成為具有在工作波長(zhǎng)低的傳輸損耗的光學(xué)聚合物。同樣，對(duì)在沉積每個(gè)下包層、光波導(dǎo)層及上包層后所形成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱以提高膜質(zhì)量。
最好地，形成預(yù)定光波導(dǎo)圖形的步驟(d)包含如下步驟(d1)在上包層上形成材料薄膜，比光波導(dǎo)層具有更強(qiáng)的抗干蝕性；(d2)在材料薄膜上沉積光刻膠；(d3)校準(zhǔn)在步驟(d2)所形成的結(jié)構(gòu)上具有光波導(dǎo)圖形的光掩膜并通過光掩膜紫外暴露光刻膠；(d4)在顯像溶液中處理光刻膠以顯像光刻膠圖形；及(d5)通過干刻蝕材料薄膜形成作為光波導(dǎo)圖形的掩膜圖形，用光刻膠圖形作為蝕刻掩膜。
同樣，步驟(d)還包含如下步驟(d11)將光刻膠沉積到上包層上；(d21)將具有預(yù)定光波導(dǎo)圖形的光掩膜與步驟(d11)所形成的結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)，并通過光掩膜紫外暴露光刻膠；(d31)在顯像液中處理光刻膠以顯像光刻膠圖形；(d41)在光刻膠及上包層上沉積金屬薄膜；及(d51)通過將子步驟(d41)所得的結(jié)構(gòu)浸在有機(jī)溶劑中用于去除從而形成作為光波導(dǎo)圖形的掩膜圖形。
最好地，在蝕刻步驟(e)中，下包層被部分地或完全地蝕刻。同樣，在蝕刻后形成材料層的步驟(e)中，也可通過旋涂方法或浸泡方法形成材料層。
通過參考附圖及對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述對(duì)本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)有更清楚的了解。其中圖1A到1F描述了生產(chǎn)光波導(dǎo)器件的傳統(tǒng)方法；及圖2A到2F描述了根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的生產(chǎn)光波導(dǎo)的方法。
根據(jù)本發(fā)明用于波導(dǎo)的光學(xué)聚合物在光波長(zhǎng)處具有低的傳輸損耗。這樣的一種光學(xué)聚合物，與包層相比具有大于0.3％的高折射率差(Δn)，其用作波導(dǎo)的聚合物。下面將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的用此種光學(xué)聚合物的生產(chǎn)光波導(dǎo)的方法進(jìn)行描述。
具有好的表面平整度諸如硅基片或玻璃的平面基片200被用作圖2A中所示的基片。在基片200上形成下包層210。這里，具有比波導(dǎo)低的折射率且在工作波長(zhǎng)處具有光學(xué)透明度的材料被用作下包層210。通過用在半導(dǎo)體生產(chǎn)中的旋涂方法沉積下包層210。最好地，所形成的下包層210的厚度大約為20μm。沉積后，對(duì)所得結(jié)構(gòu)進(jìn)行烘干以提高膜質(zhì)量。構(gòu)成下包層210的材料可與基片210相同。
如圖2B中所示，用于波導(dǎo)的光學(xué)聚合體，與下包層210相比，具有低的傳輸損耗及大于0.3％的折射率差(Δn)，并通過旋涂方法沉積到下包層210，從而形成核心層240。在沉積后，進(jìn)行烘干以提高膜質(zhì)量。這里，所形成的核心層240的厚度大約為7μm。
然后，如圖2C中所示，用與下包層210相同的聚合物將上包層220旋涂到核心層240上。這里，上包層的最佳厚度大約為20μm。根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例例，圖2C示出的下包層210，具有比下包層210高的折射率的核心層240及上包層220，被順序疊積到基片200上。
圖2D描述了用于制造波導(dǎo)圖形的形成掩膜圖形250的步驟。用于掩膜圖形的材料為聚合物、金屬、硅石或硅，它們具有比核心層240更強(qiáng)的抗干蝕性。同樣，由鉻(Cr)制成的金屬薄膜也可用于脫離工藝。
下面將對(duì)圖2D中所示的通過干蝕形成掩膜圖形250的步驟進(jìn)行描述。首先，通過諸如濺射、E-束及熱蒸發(fā)方法的真空沉積方法，在上包層220上沉積300-500埃厚的二氧化硅膜、聚合物。在通過旋涂方法沉積光刻膠(PR)后，具有圖形的光掩膜被與基片校準(zhǔn)然后用紫外線選擇地輻射到沉積的沉積光刻膠(PR)上。然后，將PR浸在顯像溶液中用于顯像形成PR圖形，然后用作為蝕刻掩膜的PR圖形干蝕所得的結(jié)構(gòu)以形成掩膜圖形250。
另一方面，通過下面的脫離方法可形成掩膜圖形。首先，通過旋涂方法在上包層200上沉積PR，具有圖形的光掩膜與基片校準(zhǔn)，且紫外(UV)線選擇地輻射到沉積的PR上，然后，將PR浸入顯像溶液中用于顯像以形成PR圖形。通過諸如濺射、E-束或熱蒸發(fā)方法的真空沉積方法，在所形成的結(jié)構(gòu)上沉積含Cr的金屬薄膜，然后浸入諸如丙酮的有機(jī)溶劑中用于脫離，由此形成用于波導(dǎo)的掩膜圖形250。
在完成圖2D所述的步驟后，對(duì)上包層220及核心層240進(jìn)行豎直蝕刻。當(dāng)在真空下對(duì)基片的頂部提供O2等離子體時(shí)，具有掩膜圖形250的部分不被等離子體蝕刻而無掩膜圖形250的部分被等離子體蝕刻。在蝕刻過程中，無須精確地控制到達(dá)將成為波導(dǎo)230的核心層240的蝕刻深度。也即，下包層210可被部分蝕刻。圖2E示出了這樣一種情況，其中下包層210被部分豎直蝕刻以形成波導(dǎo)區(qū)域。這里，標(biāo)號(hào)270表示被蝕刻的部分，標(biāo)號(hào)280表示蝕刻后的下包層，而290表示蝕刻后的上包層。
圖2F描述了通過旋涂或浸入方法在圖2E的被蝕刻所形成的結(jié)構(gòu)上沉積用于下包層210的相同聚合物以形成包層260的最后步驟，然后熱處理所得的結(jié)構(gòu)以完成光波導(dǎo)器件。在此步驟中，可不用去除掩膜圖形250來沉積包層，這樣外力對(duì)波導(dǎo)的影響會(huì)被消除。
在根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)光波導(dǎo)器件的方法中，其不需諸如電極的外置，其在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上很容易生產(chǎn)。同樣，波導(dǎo)的暴露在生產(chǎn)過程中被降至最小，從而減少了對(duì)波導(dǎo)的損害。
通過根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)方法，當(dāng)生產(chǎn)器件時(shí)，能在無諸如電信號(hào)或熱等外部偏置的情況下工作，工藝可順利地進(jìn)行，且波導(dǎo)的暴露被減至最小。因此，可減少在生產(chǎn)過程中對(duì)波導(dǎo)的任意的損害。
同樣，在生產(chǎn)波導(dǎo)器件后無需執(zhí)行去除影響波導(dǎo)的外力的額外步驟。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)具有下包層、光波導(dǎo)及上包層的光波導(dǎo)器件的方法，其特征在于該方法包含如下步驟(a)在平面基片上形成下包層；(b)在下包層上形成具有比下包層低的折射率的光波導(dǎo)層；(c)在光波導(dǎo)層上形成上形成具有比光波導(dǎo)層低的折射率的上包層；(d)在上包層上形成預(yù)定的光波導(dǎo)圖形；(e)根據(jù)光波導(dǎo)圖形蝕刻上包層及光波導(dǎo)層；及(f)在蝕刻形成的結(jié)構(gòu)上形成與上包層具有相同材料的材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中形成下包層的材料與基片相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，下包層、光波導(dǎo)層及上包層由在工作波長(zhǎng)處具有低的傳輸損耗的光學(xué)聚合物形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，下包層、光波導(dǎo)層及上包層由在工作波長(zhǎng)處具有低的傳輸損耗的光學(xué)聚合物形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，下包層、光波導(dǎo)層及上包層通過旋涂沉積。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，下包層、光波導(dǎo)層及上包層通過旋涂沉積。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于還包含在沉積每層后烘干所得結(jié)構(gòu)以提高膜質(zhì)量的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(d)還包含如下步驟(d1)在上包層上形成比光波導(dǎo)層更強(qiáng)的抗干蝕性的材料薄膜；(d2)在材料薄膜上沉積光刻膠；(d3)校準(zhǔn)在步驟(d2)所得結(jié)構(gòu)上具有光波導(dǎo)圖形的光掩膜并通過光掩膜UV-曝光光刻膠；(d4)在顯像溶液中處理光刻膠以顯像光刻膠圖形；及(d5)通過干刻蝕材料薄膜利用作為蝕刻掩膜的光刻膠圖形形成作為光波導(dǎo)圖形的掩膜圖形。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(d)還包含如下步驟(d1)在上包層上形成比光波導(dǎo)層更強(qiáng)的抗干蝕性的材料薄膜；(d2)在材料薄膜上沉積光刻膠；(d3)校準(zhǔn)在步驟(d2)所得結(jié)構(gòu)上具有光波導(dǎo)圖形的光掩膜并通過光掩膜UV-曝光光刻膠；(d4)在顯像溶液中處理光刻膠以顯像光刻膠圖形；及(d5)通過干刻蝕材料薄膜利用作為蝕刻掩膜的光刻膠圖形形成作為光波導(dǎo)圖形的掩膜圖形。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于具有比光波導(dǎo)層有更強(qiáng)抗干蝕性的材料薄膜是從由聚合物、金屬、二氧化硅及硅的薄膜所構(gòu)成的組合中選出的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于具有比光波導(dǎo)層有更強(qiáng)抗干蝕性的材料薄膜是從由聚合物、金屬、二氧化硅及硅的薄膜所構(gòu)成的組合中選出的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(d)包含如下步驟(d11)在上包層上沉積光刻膠；(d21)將具有預(yù)定光波導(dǎo)圖形的光掩膜與步驟(d11)所形成的結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)并通過光掩膜UV-曝光光刻膠；(d31)在顯像液中處理光刻膠以顯像光刻膠圖形；(d41)在光刻膠及上包層上沉積金屬薄膜；及(d51)通過將子步驟(d41)所形成的結(jié)構(gòu)浸入用于脫離的有機(jī)溶劑中形成作為光波導(dǎo)圖形的掩膜圖形。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(d)包含如下步驟(d11)在上包層上沉積光刻膠；(d21)將具有預(yù)定光波導(dǎo)圖形的光掩膜與步驟(d11)所形成的結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)并通過光掩膜UV-曝光光刻膠；(d31)在顯像液中處理光刻膠以顯像光刻膠圖形；(d41)在光刻膠及上包層上沉積金屬薄膜；及(d51)通過將子步驟(d41)所形成的結(jié)構(gòu)浸入用于脫離的有機(jī)溶劑中形成作為光波導(dǎo)圖形的掩膜圖形。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于金屬薄膜由鉻(Cr)構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于金屬薄膜由鉻(Cr)構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(e)中，下包層被部分或完全蝕刻。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(e)中，下包層被部分或完全蝕刻。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在蝕刻后形成材料層的步驟(f)中，通過旋涂方法或浸入方法形成材料層。
19.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在蝕刻后形成材料層的步驟(f)中，通過旋涂方法或浸入方法形成材料層。
全文摘要
一種用于制造不需諸如電極的外偏置的光波導(dǎo)器件的簡(jiǎn)化方法,其中光波導(dǎo)器件具有下包層、光波導(dǎo)及下包層。該方法包含如下步驟:(a)在平面基片上形成下包層;(b)在下包層上形成光波導(dǎo)層;(c)在光波導(dǎo)層上形成上包層;(d)在上包層上形成預(yù)定的光波導(dǎo)圖形;(e)根據(jù)光波導(dǎo)圖形蝕刻上包層及光波導(dǎo)層;及(f)在蝕刻所得結(jié)構(gòu)上形成材料層。從而可減少對(duì)光波導(dǎo)的損害及外力對(duì)其的影響。
文檔編號(hào)G02B6/13GK1206841SQ9810304
公開日1999年2月3日 申請(qǐng)日期1998年7月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月21日
發(fā)明者李泰衡, 李炯宰, 俞炳權(quán) 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社