本發(fā)明涉及光波導(dǎo)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法。

背景技術(shù)：

光波導(dǎo)芯片是光互連技術(shù)的基本器件，傳統(tǒng)的光波導(dǎo)芯片材料主要是二氧化硅、硅、化合物半導(dǎo)體等無機(jī)材料。近年來，聚合物材料因其加工工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于集成等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于光波導(dǎo)芯片的制作。

目前有多種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作工藝，但這些方法在被廣泛使用的同時(shí)，也存在著許多的問題。例如反應(yīng)離子蝕刻法工藝裝置復(fù)雜，難以控制其制備過程；平板影印法對(duì)于制備的光波導(dǎo)芯片尺寸的控制還不盡如人意；光漂白技術(shù)對(duì)于所使用的聚合物材料的種類有特定的要求，其對(duì)材料的適應(yīng)性較差；激光燒蝕無法滿足光波導(dǎo)芯片較高的表面平整度；熱模壓印法對(duì)材料的熱穩(wěn)定性及金屬壓模的平整度有較高的要求；刮刀法則依賴于操作員的技術(shù)熟練度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法，以簡(jiǎn)化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產(chǎn)品次品率。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法，包括：

制作凹模具；

將聚合物芯層材料涂覆于所述凹模具的表面；

控制壓板的位移，使所述壓板對(duì)所述聚合物芯層材料進(jìn)行施壓，使得所述聚合物芯層材料填充所述凹模具的凹槽，并使得所述壓板與所述凹模具表面的距離為第一距離；

加熱固化所述聚合物芯層材料；

將所述聚合物芯層材料與所述凹模具、所述壓板剝離，得到聚合物光波導(dǎo)陣列；

對(duì)所述聚合物光波導(dǎo)陣列進(jìn)行切割分塊，得到聚合物光波導(dǎo)芯片。

優(yōu)選的，在真空箱體中完成所述聚合物光波導(dǎo)陣列的制作。

優(yōu)選的，所述真空箱體的真空度為0～-0.1mpa。

優(yōu)選的，通過超快激光對(duì)硅晶圓直寫制作所述凹模具。

優(yōu)選的，所述凹模具的凹槽深度為0.3mm、凹槽寬度為0.3mm、凹槽周期為1.5mm。

優(yōu)選的，所述聚合物芯層材料為聚二甲基硅氧烷聚合物。

優(yōu)選的，通過單軸驅(qū)動(dòng)器控制所述壓板的位移。

優(yōu)選的，所述第一距離為0.3mm。

優(yōu)選的，所述加熱固化的溫度為60℃~70℃，所述加熱固化的時(shí)間為12~24小時(shí)。

本發(fā)明實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

在本發(fā)明實(shí)施例中，利用凹模具制作脊形波導(dǎo)，通過控制凹模具的凹部幾何尺寸，可有效控制光波導(dǎo)芯片的脊寬、脊高；通過控制壓板與凹模具表面的距離，可有效控制光波導(dǎo)芯片脊兩邊的芯厚度；采用聚合物材料制作光波導(dǎo)芯片具有加工工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于集成的優(yōu)點(diǎn)；機(jī)械按壓和加熱固化的操作對(duì)裝置要求較低、對(duì)材料的適應(yīng)性較強(qiáng)；根據(jù)需要對(duì)聚合物光波導(dǎo)陣列進(jìn)行切割分塊，可以得到相應(yīng)尺寸的光波導(dǎo)芯片。本發(fā)明提供的一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法可以簡(jiǎn)化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產(chǎn)品次品率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法中的凹模具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中的凹模具的局部放大圖；

圖4為圖3中的凹模具的左視圖。

其中，1-凹模具，2-聚合物芯層材料，3-壓板。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法，以簡(jiǎn)化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產(chǎn)品次品率。

本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，總體思路如下：

一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法，包括：

制作凹模具；

將聚合物芯層材料涂覆于所述凹模具的表面；

控制壓板的位移，使所述壓板對(duì)所述聚合物芯層材料進(jìn)行施壓，使得所述聚合物芯層材料填充所述凹模具的凹槽，并使得所述壓板與所述凹模具表面的距離為第一距離；

加熱固化所述聚合物芯層材料；

將所述聚合物芯層材料與所述凹模具、所述壓板剝離，得到聚合物光波導(dǎo)陣列；

對(duì)所述聚合物光波導(dǎo)陣列進(jìn)行切割分塊，得到聚合物光波導(dǎo)芯片。

利用凹模具制作脊形波導(dǎo)，通過控制凹模具的凹部幾何尺寸，可有效控制光波導(dǎo)芯片的脊寬、脊高；通過控制壓板與凹模具表面的距離，可有效控制光波導(dǎo)芯片脊兩邊的芯厚度；采用聚合物材料制作光波導(dǎo)芯片具有加工工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于集成的優(yōu)點(diǎn)；機(jī)械按壓和加熱固化的操作對(duì)裝置要求較低、對(duì)材料的適應(yīng)性較強(qiáng)；根據(jù)需要對(duì)聚合物光波導(dǎo)陣列進(jìn)行切割分塊，可以得到相應(yīng)尺寸的光波導(dǎo)芯片。本發(fā)明提供的一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法可以簡(jiǎn)化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產(chǎn)品次品率。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本實(shí)施例提供了一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法，如圖1(a)-(f)所示，包括以下步驟：

步驟1：制作凹模具，如圖1(a)所示。

通過超快激光對(duì)硅晶圓直寫制作所述凹模具1。所述硅晶圓優(yōu)選為6英寸雙拋硅晶圓，所述硅晶圓也可以為其他規(guī)格的硅晶圓。

所述凹模具1的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3、圖4所示。其中，圖3為圖2中的凹模具的局部放大圖；圖4為圖3中的凹模具的左視圖。所述凹模具1的總長(zhǎng)為a的整數(shù)倍，所述凹模具1的總寬為b的整數(shù)倍，所述所述凹模具1的凹槽寬度為c，所述所述凹模具1的凹槽周期為d，所述所述凹模具1的凹槽深度為e，所述硅晶圓的厚度為f。

一種優(yōu)選的情況，所述凹模具1的凹槽深度為0.3mm、凹槽寬度為0.3mm、凹槽周期為1.5mm。上述尺寸的調(diào)整范圍均為±2μm。

所述凹模具1的凹部幾何尺寸決定最終得到的聚合物光波導(dǎo)芯片的脊寬、脊高。

所述凹模具1經(jīng)過清洗、烘干后放入真空箱體以備使用。所述真空箱體的箱體表面安裝有玻璃觀察窗和真空手套，用于在抽真空的情況下的觀察和操作。所述真空箱體與真空泵通過高壓管相連，所述真空泵用于抽真空。

使用真空箱能有效減少氣體混入聚合物材料，避免聚合物材料在制作過程中出現(xiàn)氣泡，避免出現(xiàn)波導(dǎo)缺陷，引起光的散射。所述真空箱體的真空度優(yōu)選為0～-0.1mpa。

步驟2：將聚合物芯層材料涂覆于所述凹模具的表面，如圖1(b)所示。

所述聚合物芯層材料2為聚二甲基硅氧烷聚合物（pdms）。其中，pdms的預(yù)聚體：固化劑（質(zhì)量比）=10:1。一種優(yōu)選的情況，在所述真空箱體中，取2.5～3ml的所述聚合物芯層材料2涂覆于所述凹模具1的表面。

步驟3：控制壓板的位移，使所述壓板對(duì)所述聚合物芯層材料進(jìn)行施壓，使得所述聚合物芯層材料填充所述凹模具的凹槽，如圖1(c)所示。

具體的，所述壓板3安裝在單軸驅(qū)動(dòng)器上，所述單軸驅(qū)動(dòng)器安裝在所述真空箱體內(nèi)壁上，通過所述單軸驅(qū)動(dòng)器控制所述壓板3的位移，對(duì)所述聚合物芯層材料2實(shí)施精確按壓。即利用機(jī)械按壓的方式，通過所述壓板3對(duì)所述聚合物芯層材料2進(jìn)行施壓，使得所述聚合物芯層材料2填充所述凹模具1的凹槽。

步驟4：控制壓板的位移，使所述壓板對(duì)所述聚合物芯層材料進(jìn)行施壓，使得所述壓板與所述凹模具表面的距離為第一距離，如圖1(d)所示。

即對(duì)所述聚合物芯層材料進(jìn)行施壓，使得所述聚合物芯層材料填充所述凹模具的凹槽后，繼續(xù)通過所述壓板3對(duì)所述聚合物芯層材料2進(jìn)行施壓，使得所述壓板3與所述凹模具1表面的距離為第一距離。

具體的，通過控制所述單軸驅(qū)動(dòng)器的位移，實(shí)現(xiàn)控制所述壓板3的位移。一種優(yōu)選的情況，所述第一距離為0.3mm。所述第一距離的調(diào)整范圍為±2μm。

所述第一距離決定最終制得的聚合物光波導(dǎo)芯片脊兩邊的芯厚度。

步驟5：加熱固化所述聚合物芯層材料。

固定所述壓板3后，將所述壓板3四周殘余的所述聚合物芯層材料2清理干凈，然后對(duì)所述聚合物芯層材料2進(jìn)行加熱固化操作。加熱器安裝在所述真空箱內(nèi)，且位于所述真空箱底部，所述加熱器采用輻射傳熱的方式對(duì)所述真空箱體內(nèi)進(jìn)行加熱。所述加熱固化的溫度為60℃~70℃，所述加熱固化的時(shí)間為12~24小時(shí)。

步驟6：將所述聚合物芯層材料與所述凹模具、所述壓板剝離，得到聚合物光波導(dǎo)陣列，如圖1(e)所示。

完成固化后，將所述聚合物芯層材料2與所述凹模具1、所述壓板3剝離開。

步驟7：對(duì)所述聚合物光波導(dǎo)陣列進(jìn)行切割分塊，得到聚合物光波導(dǎo)芯片，如圖1(f)所示。

將經(jīng)固化的所述聚合物芯層材料2從所述真空箱體內(nèi)取出，獲得成型的聚合物光波導(dǎo)陣列，按圖2中劃分網(wǎng)格的方式對(duì)所述聚合物光波導(dǎo)陣列進(jìn)行切割，經(jīng)打磨、清洗、烘干等工序即可得到總共20塊聚合物光波導(dǎo)芯片。所述聚合物光波導(dǎo)芯片的包層為空氣。

所述凹模具1的尺寸可控，劃分網(wǎng)格的方式任意可選，因此可以根據(jù)需要制作制定尺寸的光波導(dǎo)芯片。

本發(fā)明利用凹模具制作脊形波導(dǎo)，通過控制凹模具的凹部幾何尺寸，可有效控制光波導(dǎo)芯片的脊寬、脊高；通過控制壓板與凹模具表面的距離，可有效控制光波導(dǎo)芯片脊兩邊的芯厚度；采用聚合物材料制作光波導(dǎo)芯片具有加工工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于集成的優(yōu)點(diǎn)；機(jī)械按壓和加熱固化的操作對(duì)裝置要求較低、對(duì)材料的適應(yīng)性較強(qiáng)；根據(jù)需要對(duì)聚合物光波導(dǎo)陣列進(jìn)行切割分塊，可以得到相應(yīng)尺寸的光波導(dǎo)芯片。本發(fā)明提供的一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法可以簡(jiǎn)化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產(chǎn)品次品率。此外，使用真空箱能避免聚合物材料在制作過程中出現(xiàn)氣泡，避免出現(xiàn)波導(dǎo)缺陷。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法至少包括如下技術(shù)效果：

在本發(fā)明實(shí)施例中，利用凹模具制作脊形波導(dǎo)，通過控制凹模具的凹部幾何尺寸，可有效控制光波導(dǎo)芯片的脊寬、脊高；通過控制壓板與凹模具表面的距離，可有效控制光波導(dǎo)芯片脊兩邊的芯厚度；采用聚合物材料制作光波導(dǎo)芯片具有加工工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于集成的優(yōu)點(diǎn)；機(jī)械按壓和加熱固化的操作對(duì)裝置要求較低、對(duì)材料的適應(yīng)性較強(qiáng)；根據(jù)需要對(duì)聚合物光波導(dǎo)陣列進(jìn)行切割分塊，可以得到相應(yīng)尺寸的光波導(dǎo)芯片。本發(fā)明提供的一種聚合物光波導(dǎo)芯片的制作方法可以簡(jiǎn)化制作流程、提高制作效率、降低制作成本、減少產(chǎn)品次品率。

最后所應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。