[發明專利]具有階梯狀V型槽結構的硅基光學基板及其制作方法

無效

• 申請號: 200910244524.4
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN102116901A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 楊成樾;申華軍;周靜濤;張慧慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G02B6/24
• 分類號: G02B6/24;G03F7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及光纖通信技術領域，尤其涉及一種具有階梯狀V型槽結構的硅基光學基板及其制作方法。

背景技術

光纖通信技術是現代面向大容量、長距離、寬帶寬的主流通信技術之一。它的傳輸媒質是光纖，通過光纖將信號傳遞到各個終端實現信息的傳遞。因此，一個光學組件或模塊其內部各個光學器件之間的光信號耦合效率高低就成為了制約其性能和成本的重要因素。其中利用V型槽的定位固定功能，可以實現光學元器件在軸向上的精密對準。由于硅晶體本身在(111)晶向上具有自截止的腐蝕現象，使得在硅基片上通過各向異性濕法腐蝕形成的V型槽具有成型精確、制作簡便的優點。所以，具有V型槽結構的硅基光學基板廣泛的應用在光纖連接器、光纖與激光器、光波導、光柵等的耦合封裝過程中。其主要作用是為光學元器件的精密安裝提供載體，是許多光學組件中的基礎組成部件。

隨著光通信技術對高性能光學模塊和組件性能要求的越來越高，需要精密定位的元器件已經不僅僅是光纖本身，這還包括越來越多的微型光透鏡、光隔離器等。由于這些器件不同，標準不同，其外形很難保證在軸向上具有完全相同的尺寸。所以，在利用單一尺寸的V型槽基板安裝固定時，由于器件形成的高度差使得對準光軸不再在同一個軸線上，這樣V型槽基板制作方便、定位精確的優勢將難以發揮。而即使單就光纖本身來說，因為越來越多的拉錐和楔形光纖在實際生產和生活中進行應用，同一根光纖本身在軸向上的尺寸也在發生著變化。這樣在安裝和固定時，單一尺寸的V型槽基板將不能在光纖的整個軸向上提供穩定的支撐，可靠性和穩定性勢必受到影響，給實際的使用帶來不便。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于克服這種因為軸向尺寸不同所引發的問題，提供一種具有階梯狀V型槽結構的硅基光學基板及其制作方法。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種具有階梯狀V型槽結構的硅基光學基板，該硅基光學基板由制作于單晶硅片上的具有不同寬度和深度的V型槽級連在一起構成的，該些V型槽通過一次各向異性濕法腐蝕完成，在光軸方向上嚴格準直并在對接處形成臺階結構。

上述方案中，所述V型槽不同的腐蝕深度是通過設計不同寬度的腐蝕窗口經各向異性的濕法腐蝕實現的。

上述方案中，所述V型槽在對接處有腐蝕隔離臺面，腐蝕隔離臺面用于對V型槽連接界面進行保護，腐蝕采用各向異性的濕法腐蝕，在腐蝕過程中通過控制腐蝕時間去除隔離臺面，實現不同深度V型槽的貫通。

上述方案中，所述各向異性的濕法腐蝕是通過一次光刻一次腐蝕實現的。

上述方案中，所述V型槽在對接處形成的臺階結構是由兩個或多個V型槽級連而成的。

上述方案中，該階梯狀V型槽結構是在一個硅基平臺上制備成一維線陣列，形成具有陣列結構的階梯狀V型槽基板。

上述方案中，將具有相同結構的兩塊硅基光學基板倒扣安裝在一起，形成具有上、下基板的固定結構。

為達到上述目的，本發明還提供了一種制作具有階梯狀V型槽結構的硅基光學基板的方法，該方法包括：

選用(100)晶向單晶硅片作為腐蝕襯底，在正反兩面生長氮化硅作為腐蝕阻擋層；

利用光刻版在腐蝕襯底上定義出所需要的腐蝕窗口；

利用干法或濕法刻蝕技術去除腐蝕窗口處的氮化硅阻擋層；

采用質量百分比濃度為50％的KOH水溶液，在70°水浴中進行靜置腐蝕。

上述方案中，對于30度拉錐光纖，在利用光刻版在腐蝕襯底上定義出所需要的腐蝕窗口的步驟中，深槽寬度W1＝146μm，淺槽寬度W2＝70μm，隔離臺面寬度G＝2μm。

上述方案中，所述采用質量百分比濃度為50％的KOH水溶液，在70°水浴中進行靜置腐蝕，具體包括：當腐蝕進行了4小時后，淺槽已經腐蝕到底，但窗口寬度還沒有達到所需的74μm，深槽腐蝕過半，隔離臺面行將穿透，再繼續腐蝕直至腐蝕結束，此時淺槽展寬達到設計需要的74μm，深槽腐蝕見底，隔離臺面被穿透并被腐蝕下去，這樣具有階梯狀的V型槽基板就制作完成。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下技術效果：

1、本發明提供的這種具有階梯狀V型槽結構的硅基光學基板及其制作方法，相對于普通單一尺寸的V型槽基板是在沒有增加工藝步驟，也沒有提高工藝難度的條件下制作完成的，因而它具有普通V型槽基板的所有優點。