專利名稱：制造平面光波導(dǎo)的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造平面光波導(dǎo)的方法。
平面光波導(dǎo)廣泛用作光互連系統(tǒng)的無源器件。這種光波導(dǎo)與例如光纖一類的圓柱形介質(zhì)波導(dǎo)不同，其截面基本上呈矩形。典型的平面光波導(dǎo)包括依次相疊的具有第一折射率的第一包層，具有高于第一折射率的第二折射率的導(dǎo)光芯子，以及覆蓋在此芯子上、折射率也低于第二折射率的第二包層。早期的平面光波導(dǎo)是用具有第一折射率的基片作為第一包層來制造的。然而，近來的平面光波導(dǎo)則是把具有第一折射率的第一包層用在芯子和基片之間。這就可以在各種各樣的基片上，無論是在經(jīng)金屬鍍膜的還是未經(jīng)金屬鍍膜的基片上，形成平面光波導(dǎo)。此外，還可以用火焰水解沉積(FHD)工藝來沉積兩片包層和芯子形成層。這一工藝涉及，通過對要沉積到一基片上的玻璃微粒進(jìn)行摻雜調(diào)節(jié)，使這些玻璃微粒能按不同折射率分層沉積到此基片上。
在FHD工藝中，用氫氧焰噴燈使不同的氣態(tài)氯化物(主要是SiCl4)的混合物水解而生成玻璃微粒。前述第一和第二這兩種包層可以基本上是二氧化硅的沉積層，而芯子形成層則是由二氧化硅經(jīng)摻雜后沉積成，所用摻雜物是一或多種下述化合物氧化鈦、氧化鉭、氧化錫、氧化鈮、氧化鋯、氧化鋁、氧化鑭、氧化鍺，或是其它適當(dāng)?shù)恼凵渎市拚脫诫s材料。
采用適當(dāng)裝置使一薄片通過火焰就可在此薄的基片上獲得均勻的沉積物。在沉積上芯子形成層后，對此芯子層作平版印刷掩模和蝕刻處理，例如用活性離子蝕刻(RIE)處理，就能界定出芯子圖案。然后，在此已刻著圖案的層上疊置以上包層。將沉積后的基片放入爐內(nèi)加熱，使玻璃微粒固結(jié)成透明的玻璃層。這一工藝是在粘滯燒結(jié)下進(jìn)行，通常是在氦氣中燒結(jié)，氦氣很容易從玻璃微粒層的細(xì)孔中逸出，從而使細(xì)孔塌縮消失。在純SiO2的情況下，上述加工過程需要有1350-1500℃的燒結(jié)溫度。此種溫度可能會導(dǎo)致無論是硅(熔點(diǎn)為1419℃)還是二氧化硅(軟化點(diǎn)為1300℃)這樣的基片材料完全變質(zhì)。因此，最好是在對FHD所生成的各層進(jìn)行燒結(jié)之后，再沉積上下一層。
在火焰水解時可以將摻雜劑加到氣態(tài)氯化物的混合物中，這樣就能降低包層的玻璃沉積物的燒結(jié)溫度，使燒結(jié)能在此基片可承受的溫度下進(jìn)行。但是，要注意必需使形成導(dǎo)光脊的芯子區(qū)有穩(wěn)定的尺寸，因而每一相續(xù)沉積層的燒結(jié)溫度必需低于在它下面那層的燒結(jié)溫度。這對于芯子層是不成問題的，這是因?yàn)樾咀訉邮浅浞謸诫s有能使折射率提高的摻雜劑的，而這類摻雜劑除了TiO2外則都會軟化玻璃。但是，對于上包層來說，是不允許來提高折射率的。在沉積這一包層期間，在玻璃微粒中摻雜既能軟化玻璃又不會增加折射率的B2O3也是受到限制的，這是因?yàn)樵跉溲跹嬷写嬖诖罅康乃?，而，則主要產(chǎn)生氣態(tài)的硼類物質(zhì)，它們會在沉積過程中從玻璃微粒中逸散出。
通過在He2/BCl3的氣體環(huán)境下燒結(jié)充分純的SiO2層已形成了一種新穎的平面光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。這種加工方法產(chǎn)生出粘度比沉積成的二氧化硅本身的粘度低得多的液相。由于存在這種液體改善了粘滯燒結(jié)，因此固結(jié)可在比先有技術(shù)所采用的(例如1350-1500℃)溫度為低的溫度例如是1000-1100℃下發(fā)生。大部分B2O3保留下不與二氧化硅微粒起反應(yīng)而有助于燒結(jié)，起著助熔劑的作用來促進(jìn)固結(jié)。這些保留下的B2O3在固結(jié)工序結(jié)束時通過在900-1100℃的溫度下的蒸汽處理除去。有此硼會結(jié)合到二氧化硅層中，改變此二氧化硅層的熱膨脹系數(shù)(CTE)，但不會顯著提高二氧化硅層的折射率。因此，這種方法通過降低處理溫度和形成不會使基片彎曲的玻璃層而能改善平面光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)和加工，且基本上消除了產(chǎn)生與偏振有關(guān)的損耗的雙折射。
在本說明書的附圖中

圖1為一種典型平面光波導(dǎo)的示意性頂視圖；圖2為圖1所示平面光波導(dǎo)的示意性剖視圖；圖3為用FHD在適當(dāng)基片上沉積玻璃微粒的設(shè)備的示意圖；圖4為用來將玻璃微粒層燒結(jié)成玻璃的的設(shè)備的示意圖；圖5為反應(yīng)中各氣態(tài)物質(zhì)的濃度與溫度關(guān)系的曲線圖。
圖1為示意性地表明一典型平面光波導(dǎo)器件10的頂視圖，此器件具有一上包層11以及一波導(dǎo)脊12(圖中以虛線示出)。雖然在本例中示出的只是單個波導(dǎo)脊，但如所周知，這種波導(dǎo)脊可以是單個或多個，是平行或是交叉的。圖2為沿圖1中2-2線截取的波導(dǎo)器件10的剖視圖。如圖2所示，器件10還包括下包層13和基片14。
基片14通常是硅質(zhì)或二氧化硅質(zhì)的。但并不排除可采用其他材料，這是眾所周知的。此外，基片可以是不鍍金屬膜或鍍金屬膜的，即可使基片上具有一種金屬化圖案。下包層13通常是二氧化硅。下包層13可以通過對基片14的表面進(jìn)行氧化來形成，也可以在用化學(xué)汽相沉積(CVD)法或火焰水解法在基片上沉積一層二氧化硅層后再經(jīng)燒結(jié)而形成。波導(dǎo)脊12也是二氧化硅材料的，但摻有使波導(dǎo)脊的折射率高于上包層11和下包層13二者折射率的摻雜劑。上包層11也是二氧化硅材料的，其折射率低于波導(dǎo)脊的折射率，最好是等于下包層的折射率。這兩個包層和波導(dǎo)脊一起形成了一個光波導(dǎo)，光信號由上包層和下包層限制在波導(dǎo)脊內(nèi)，通過波導(dǎo)脊傳播。
上述三層(11、12、13)最好用FHD工藝沉積在基片14上。FHD工藝是一種較為快速的工藝，可以在幾分鐘內(nèi)沉積起厚度通常為20-40微米的玻璃微粒層，而這在用CVD工藝時卻需要以日為單位計(jì)算。用于FHD工藝中所用的一種典型裝置示意于圖3中。這種裝置包括同心管石英噴燈15和機(jī)械裝置16，此機(jī)械裝置16支承基片并使此基片依適當(dāng)方式通過此噴燈的火焰，使沉積均勻。這種方式可以是直線的，例如從右至左或從左至右，沿沉積線步進(jìn)?；蛘撸梢詫⒁幌盗谢O(shè)在一個轉(zhuǎn)臺(未示出)的周邊上，逐片送到此噴燈之下。用一氣體供給系統(tǒng)提供硅的氯化物和至少一種摻雜劑，例如鍺、硼、鈦和磷等的氯化物，但如果是磷，則經(jīng)常需用氯氧化物。BCl3是氣體，因此可用質(zhì)流控制器直接計(jì)量。其他源在室溫下為液體，是用鼓泡的氦在受控流量下通過此液源，同時仔細(xì)調(diào)整液體的溫度來進(jìn)行計(jì)量的。燃燒氣體，氫和氧以及附加的氦氣也都借助于質(zhì)流控制器調(diào)整其流率。
同心管噴燈仿照汽相軸向沉積(VAD)噴燈制成，用幾個同心的石英管在一端熔合在一起，而在另一端形成一些同心環(huán)狀的氣體出口。在一個示范性的實(shí)施例中，噴燈15有三個同心的石英管17、18和19。入口21、22、23用來將相應(yīng)氣體饋入各自的管中。入口21接到最外面的管17，引入氧氣；入口22接到下一個內(nèi)管18，引入氫氣和附加的氦氣；而入口23接到最里面的管19，引入混有附加氫氣的反應(yīng)物。這樣，噴出的環(huán)狀火焰24導(dǎo)致其中的氣態(tài)反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸镂⒘?。罩?5用石英管制成，套在噴燈外面，伸出噴燈端約30毫米。罩筒25罩住火焰，減小了外部空氣氣流的影響。噴燈與水平成60°角向下指向水平放置的基片，燃燒氣體的高流量投射到基片上。在一些典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，基片26用的是硅片或石英片，借真空吸附保持在鋁板27上的凹圓內(nèi)。在這一示范性的實(shí)施例中，鋁板在x方向來回直線運(yùn)動，每分鐘大約移動20毫米，每次走到頭后在y方向移動1毫米，直到此基片的整個表面都被蓋住。這種運(yùn)動是用由計(jì)算機(jī)控制的xyz定位系統(tǒng)16來實(shí)現(xiàn)的。第三個軸控制鋁板的轉(zhuǎn)動。經(jīng)一整個循環(huán)后，也就是整個基片上已蓋滿了z形圖案后，此基片轉(zhuǎn)過180°，再進(jìn)行一個循環(huán)。這樣就改善了沉積的均勻性。
鋁板27的溫度通常用一個電加熱器(未示出)保持在200℃左右。在加熱器與鋁板和帶必需的電子控制電路的K型熱電偶之間裝有一個附加的冷卻裝置(未示出)，用銅管吹出高壓冷風(fēng)。取決于火焰溫度鋁板溫度可以升到240℃，甚至更高，然而這對沉積并沒有任何明顯影響。
排氣裝置28的攝入口安裝在火焰24附近，離噴燈16約25毫米而高于沉積表面約10毫米。排氣裝置28只在沉積芯子層期間才啟用。這保證了于芯子層沉積期間來自火焰外周溫度較低區(qū)的玻璃微粒在沉積到基片上以前就被攝走。排氣裝置28排走這部分玻璃微粒，使得只有來自火焰里面那部分的玻璃微粒才沉積到基片上作為芯子層，否則的話，以后芯子層的燒結(jié)就會受到影響，這是因?yàn)榇朔N類型的玻璃微粒會固結(jié)成塊而造成較大空隙。在沉積包層時不需用上述排氣裝置。由于不排氣的沉積效率高得多，因此，排氣裝置28在制備包層時就不使用。從整個火焰(包括火焰外周溫度較低的區(qū)域)噴出的玻璃微粒導(dǎo)致在包層中由于玻璃微粒結(jié)塊而有較大的孔隙度，使得在燒結(jié)期間氣體可以透過沉積物。
圖4示出了用于活性氣氛下燒結(jié)的燒結(jié)爐29。這是一種豎式Mosi2加熱爐，加熱速度為每小時2000℃。需要燒結(jié)的薄基片30盛放在盤31內(nèi)，后者置入爐筒32中。此薄基片可以保持成水平，或者最好是垂直。燒結(jié)期間所使用的氣體都從爐筒32的頂部注入，通過基片后流過爐筒32和爐膛33之間的間隙，在爐膛蓋34的頂部排出。燒結(jié)氣體包括氦和BCl3或BF3。干燥的N2在爐壁35和爐膛33之間流過。石英爐膛33保證了完全排除空氣。否則的話，BCl3或BF3會與潮氣或在高溫時的O2發(fā)生反應(yīng)?？刂茻Y(jié)速度的粘度由于添加BCl3或BF3氣體而降低，足以使玻璃微粒在溫度低至1000℃的條件下燒結(jié)成均勻一致的玻璃。為了使燒結(jié)溫度這樣顯著地下降，在適當(dāng)條件下于氦氣體中加入百分之一至五的BCl3就足夠了。
按照本發(fā)明提出的燒結(jié)工藝包括用氦氣吹洗燒結(jié)爐1.5至2.5小時，最好是2小時。吹洗是在基片已在爐內(nèi)就位的情況下于低溫，最好是室溫下進(jìn)行。在吹洗的最后階段，例如吹洗結(jié)束前15-20分鐘，將BCl3或BF3引入氦氣流。然后逐漸升高爐溫，在1.5至2.5小時，最好是2小時這段時間內(nèi)，從原來的低溫升到800-900℃。在升溫的最后階段，斷掉BCl3或BF3氣流，而仍然保持氦氣流。15至20分鐘后，再將爐溫在大約2小時的這段時間內(nèi)升到1000-1100℃，然后在這個溫度狀態(tài)下保持1小時左右。斷掉氦氣流后，經(jīng)燒結(jié)的基片在爐內(nèi)的1000-1150℃的蒸汽和氧氣環(huán)境中接受5-7小時，最好是6小時的退火處理。然后可將爐溫降到室溫?；?000-1150℃的蒸汽中經(jīng)幾個小時的退火處理后，除去了表面上剩余的B2O3，使之成為易揮發(fā)的HBO或HBO2物質(zhì)，從而消除了此種膜片的吸濕性。
用這種方式已制備了適合用作包層的厚達(dá)10-25微米的玻璃層。這些玻璃層具有從1.457至1.461(取決于磷含量)的均勻的折射率，正如從它們的波型圖所確定的那樣。它表明這種玻璃層具有相當(dāng)好的均勻結(jié)構(gòu)，因而雙折射極低。在上述活性氣氛下進(jìn)行燒結(jié)的反應(yīng)式為
由于這種反應(yīng)只發(fā)生在玻璃微粒表面，因此BCl3必需通過玻璃微粒層擴(kuò)散。為了避免濃度中出現(xiàn)梯度效應(yīng)，玻璃微粒的透過性應(yīng)盡量好，使得B2O3的形成量可以由反應(yīng)速度限定。
在圖5中示出了1摩爾的BCl3和1摩爾的SiO2反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)時各成分與溫度關(guān)系的曲線圖。由圖可見，按反應(yīng)3SiO2＋4BCl3_3SiCl4＋2B2O3生成的B2O3的濃度(以摩爾小數(shù)表示)隨著溫度的升高而降低。
在下面的一些實(shí)例中介紹了各個層的典型制備和典型燒結(jié)情況。在所有涉及用FED沉積玻璃微粒層的實(shí)例中，氧以20公升/分通過外管17，氫和氦分別以2公升/分和4.5公升/分通過中管18，而氫和(按照需要)所混合的反應(yīng)物則分別以1.2公升/分和1.0公升/分通過內(nèi)管19。實(shí)例1用FHD工藝將玻璃微粒沉積到保持在200℃左右的基片上，形成典型的下包層13。反應(yīng)物由鼓泡通過相應(yīng)液體源的附加氦氣(對于SiCl4流量為150毫升/分。對于POCl3流量為250毫升/分)提供，同時以40毫升/分饋送氣態(tài)BCl3，所有反應(yīng)物源均保持在35℃。玻璃微粒沉積一直繼續(xù)到基片上的這種微粒層厚度達(dá)到20-40微米為止。實(shí)施例2然后，將附有例1中沉積在基片上的二氧化硅微粒層的基片放入燒結(jié)爐29。燒結(jié)過程開始時，是在室溫下以300毫升/分的氦進(jìn)行2小時的爐內(nèi)吹洗。鄰近吹洗快結(jié)束時，例如在這兩小時結(jié)束前的15-20分，在氦氣流中加入3.5毫升/分的氣態(tài)BCl3。然后，在2小時內(nèi)將溫度升高到800℃，此時停止供BCl3而繼續(xù)供氦氣流。15-20分鐘后，在2小時內(nèi)將溫度從800℃升高到1100℃，再在這個溫度下保持1小時。此后，停止氦氣流，將燒結(jié)的基片在1150℃的蒸汽和氧氣氛下經(jīng)6小時退火。然后，將燒結(jié)爐冷卻到室溫。實(shí)施例3通過在下包層上沉積玻璃微粒形成芯子層。反應(yīng)物由鼓泡通過保持在350℃的相應(yīng)液體源的氦氣(對于SiCl4流量為100毫升/分，對于GeCl4流量為50毫升/分，和對于POCl3流量為100毫升/分)提供。實(shí)施例4
然后，將實(shí)例3中沉積成的玻璃微粒通過在爐內(nèi)燒結(jié)加以固結(jié)。燒結(jié)過程開始時是用300毫升/分的氦氣進(jìn)行2小時的爐內(nèi)吹洗。吹洗快結(jié)束時，鼓泡通過GeCl4液體源的200毫升/分的氦加入GeCl4，并在這氦氣流中加入0.5毫升/分的氣態(tài)BCl3。然后，將爐溫升高到1300℃，在氧氣氛下燒結(jié)此玻璃微粒層2小時。燒結(jié)后，采用標(biāo)準(zhǔn)的平版印刷技術(shù)在燒結(jié)好的芯子玻璃層的上面形成鉻掩模。鉻用來在活性離子蝕刻(RIE)中掩蔽芯子玻璃層，以便得到所要求的波導(dǎo)圖案。通過RIE在芯子玻璃層上刻出圖案、除去鉻掩模后，就可以在留下的芯子玻璃圖案上覆蓋上包層了。實(shí)施例5按例4所述方法，刻有圖案的芯子波導(dǎo)上和已暴露的下包層上通過沉積玻璃微粒形成上包層。反應(yīng)物由鼓泡通過相應(yīng)液體源的氦氣(對于SiCl4流量為150毫升/分，對于POCl3的流量為200毫升/分)提供，同時提供流量為30毫升/分的氣態(tài)BCl3。這種微粒沉積一直繼續(xù)到沉積成厚達(dá)20-40微米的玻璃微粒層為止。實(shí)施例6按照實(shí)例5的程序沉積上氧化硅微粒層后，將基片放入爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)過程開始時是在室溫下用300毫升/分的氦氣進(jìn)行2小時的爐內(nèi)吹洗。鄰近吹洗快結(jié)束時，在氦氣流中加入5毫升/分的氣態(tài)BCl3。BCl3氣體繼續(xù)流入2.5小時，同時將爐溫升高到800℃，此時斷開BCl3氣流而繼續(xù)供應(yīng)氦氣流。在15-20分鐘后，爐溫于2小時內(nèi)升高到1100℃，在此溫度下保持1小時。此后，斷掉氦氣流，將基片在1000℃的蒸汽和氧氣氣氛下退火6小時。然后，使燒結(jié)爐冷卻到室溫。實(shí)例7無論燒結(jié)哪一層都可以在燒結(jié)氣氛中用BF3來代替BCl3。為此，在沉積包層玻璃微粒層時，用鼓泡通過相應(yīng)液體源的氦氣(對于SiCl4流量為150毫升/分，對于POCl3流量為125毫升/分)提供反應(yīng)物，同時以30毫升/分饋送氣態(tài)BCl3。燒結(jié)包層玻璃微粒層開始時是在室溫下以300毫升/分的氦氣流進(jìn)行2小時的爐內(nèi)吹洗。吹洗快結(jié)束時，在氦氣流中加入15毫升/分的氣態(tài)BF3。由于BF3不如BCl3活潑，因此在爐內(nèi)處理期間要求BF3有較大的流量。爐溫在2小時內(nèi)升高到900℃，此時停供BF3而繼續(xù)供應(yīng)氦氣流。15-20分鐘后，爐溫在2小時內(nèi)升高到1100℃，再這一溫度下保持1小時。此后，切斷氦氣流，將基片在蒸汽和氧氣的氣氛下退火6小時。然后，使燒結(jié)爐冷卻到室溫。實(shí)例8或者，可以通過在HiPox設(shè)備(高溫、高壓)內(nèi)生長一層厚達(dá)15-20微米的二氧化硅物層的方式在硅片上生成出下包層。采用這種工藝就不需要對這下包層進(jìn)行燒結(jié)。在這包層上以例3所介紹的方式沉積一層形成芯子層的玻璃微粒層后，在空氣中對此微粒層進(jìn)行1300℃的燒結(jié)處理。燒結(jié)后，采用標(biāo)準(zhǔn)的平版印刷技術(shù)在燒結(jié)成的芯子玻璃層的上面形成一個鉻掩模。在對芯子玻璃層進(jìn)行活性離子蝕刻(RIE)中，用鉻作為掩模。通過RIE在芯子玻璃層上蝕刻出圖案后，除掉鉻掩模，在形成的芯子玻璃圖案上用實(shí)例5和6或7中所介紹的工序覆以上包層。
光學(xué)測量的結(jié)果表明，采用本發(fā)明所提出的方法形成的層具有良好的均勻性，損耗也小，可以與用標(biāo)準(zhǔn)方法制造的層比美。
用這種在活性氣氛下進(jìn)行燒結(jié)得到高摻雜玻璃還有其他一些優(yōu)點(diǎn)。最廣泛采用的基片材料是硅，它的熱膨脹系數(shù)(35×10-6/K)遠(yuǎn)大于二氧化硅的熱膨脹系數(shù)(5×10-6/K)。在基片和沉積層之間的這種熱膨脹系數(shù)的不匹配會導(dǎo)致一系列由于應(yīng)力而引起的問題，從而喪失了用玻璃作為波導(dǎo)材料由于玻璃的非晶性質(zhì)而不存在雙折射的固有優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)變雙折射會引起諸如附加損耗和對偏振敏感的那種不希望有的效應(yīng)。在FHD的情況下，材料通常只沉積在基片的一側(cè)表面上。所引起的應(yīng)變會使基片卷曲到不能進(jìn)行平版印刷的程度。然而，通過增加摻雜劑的含量會加大石英的熱膨脹系數(shù)。于是，可以形成厚達(dá)20-25微米的玻璃層而不會使基片發(fā)生明顯的卷曲。事實(shí)上，基片彎曲相當(dāng)小，曲率半徑可高達(dá)60米。這樣就減小了雙折射。
權(quán)利要求
1.一種包括下列步驟的制造平面光波導(dǎo)的方法在從包括硅和二氧化硅材料組中選出的基片(14)上，形成一層由具有第一折射率的二氧化硅構(gòu)成的下包層(13)；在所述下包層(13)上形成至少一條由具有比所述第一折射率大的第二折射率的二氧化硅構(gòu)成的波導(dǎo)脊(12)；以及在所述波導(dǎo)脊(12)和所述下包層(13)的暴露區(qū)域上形成一層由折射率比所述第二折射率小的二氧化硅微粒構(gòu)成的上包層(11)，所述上包層(11)是通過沉積一層由二氧化硅構(gòu)成的微粒層再將此微粒在含氦的氣氛下燒結(jié)成玻璃層而形成的，其中所述燒結(jié)步驟包括將所述玻璃微粒層在含有從包括BCl3和BF3的組中選出的一種氣態(tài)添加劑的氦氣氣氛下加熱到900℃或較低的溫度；在沒有所述氣態(tài)添加劑的情況下，則于1000℃至1100℃的溫度下燒結(jié)經(jīng)加熱的玻璃微粒層；在蒸汽和氧氣的氣氛下，于1000至1150℃的溫度下對此已燒結(jié)的構(gòu)件進(jìn)行退火處理；以及將此經(jīng)退火的層冷卻到室溫。
2.權(quán)利要求1所述的方法，特征在于所述燒結(jié)步驟是在用氦氣流低溫吹洗的燒結(jié)爐(29)內(nèi)進(jìn)行；所述氣態(tài)添加劑在氦吹洗快結(jié)束時加入到氦氣流中，然后使?fàn)t溫在1.5至2.5小時內(nèi)升高到800至900℃的加熱溫度；在達(dá)到所述加熱溫度后15-20分鐘，停止供給所述氣態(tài)添加劑，并使?fàn)t溫在1.5至2.5小時內(nèi)升高到1000至1100℃的燒結(jié)溫度，再在此燒結(jié)溫度下保持1小時左右；然后，在蒸汽和氧氣的氣氛下，將此經(jīng)燒結(jié)的構(gòu)件于1000至1150℃的溫度下退火5至7個小時；以及將此經(jīng)燒結(jié)的構(gòu)件冷卻到室溫。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，特征在于所述加熱溫度為800℃。
4.權(quán)利要求1所述的方法，特征在于所述加熱溫度是經(jīng)2小時升高達(dá)到的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，特征在于所述通過燒結(jié)爐(29)的氦氣流保持為300毫升/分。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，特征在于所述BCl3流保持為3.5至5毫升/分。
7.權(quán)利要求1所述的方法，特征在于所述爐溫是經(jīng)2小時升高到所述燒結(jié)溫度。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，特征在于所述BF3流保持為15毫升/分。
9.權(quán)利要求8所述的方法，特征在于所述加熱溫度為900℃。
10.一種在由從包括硅和二氧化硅的材料組中選出的基片(14)構(gòu)成的構(gòu)件上形成二氧化硅包層(11，13)的方法，此方法包括下列步驟通過火焰水解沉積工藝在所述基片(14)上形成一層二氧化硅微粒層；將所述構(gòu)件放入燒結(jié)爐(29)內(nèi)；用氦氣流低溫吹洗燒結(jié)爐(29)；在所述氦氣流中加入從包括BCl3和BF3的組中選出的一種氣態(tài)添加劑；將溫度在1.5至2.5小時內(nèi)升高到900℃或較低的加熱溫度；在沒有所述氣態(tài)添加劑的情況下，通過在1.5至2.5小時內(nèi)將溫度升高到1000至1100℃的燒結(jié)溫度后再在所述燒結(jié)溫度保持1小時左右，對經(jīng)加熱的此微粒層進(jìn)行燒結(jié)；在蒸汽和氧氣的氣氛下，將此經(jīng)燒結(jié)的構(gòu)件在1000至1150℃的溫度下退火5至7個小時；以及將此經(jīng)退火的構(gòu)件冷卻到室溫。
11.如權(quán)利要求10所述的形成二氧化硅包層(11，13)的方法，其特征在于所述燒結(jié)步驟是在用氦氣流低溫吹洗的燒結(jié)爐(29)內(nèi)進(jìn)行；所述氣態(tài)添加劑是在氦氣流吹洗快結(jié)束時加入到此氦氣流中，然后使?fàn)t溫在1.5至2.5小時內(nèi)升高到800至900℃的所述加熱溫度；在達(dá)到所述加熱溫度后15-20分鐘，停止供給所述氣態(tài)添加劑，而爐溫在1.5至2.5小時內(nèi)升高到1000至1100℃的燒結(jié)溫度，再在此燒結(jié)溫度下保持1小時左右；然后，在蒸汽和氧氣的氣氛下，將此經(jīng)燒結(jié)的構(gòu)件在1000至1150℃的溫度下退火5至7個小時；以及將此已燒結(jié)的構(gòu)件冷卻到室溫。
12.如權(quán)利要求10所述的形成二氧化硅包層(11，13)的方法，其特征在于所述加熱溫度為800℃。
13.如權(quán)利要求10所述的形成二氧化硅包層(11，13)的方法，其特征在于所述加熱溫度是經(jīng)2小時升高達(dá)到的。
14.如權(quán)利要求10所述的形成二氧化硅包層(11，13)的方法，其特征在于所述通過燒結(jié)爐(29)的氦氣流保持為300毫升/分。
15.如權(quán)利要求10所述的形成二氧化硅包層(11，13)的方法，其特征在于所述BCl3流保持為3.5至5毫升/分。
16.如權(quán)利要求10所述的形成二氧化硅包層(11，13)的方法，其特征在于所述爐溫是經(jīng)2小時升高到所述燒結(jié)溫度的。
17.如權(quán)利要求10所述的形成二氧化硅包層(11，13)的方法，其特征在于所述BF3流保持為15毫升/分。
18.如權(quán)利要求18所述的形成二氧化硅包層(11，13)的方法，其特征在于所述加熱溫度為900℃。
全文摘要
在He
文檔編號G02B6/132GK1159590SQ96108600
公開日1997年9月17日 申請日期1996年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月28日
發(fā)明者恩德·H·基利安, 李永炯, 約漢·B·邁克什尼 申請人:美國電報(bào)電話Ipm公司