[發(fā)明專利]一種在硅基工藝上制作光纖對準(zhǔn)基座陣列的方法

有效

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• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN103809241A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁苑;郁新舉;吳智勇
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: G02B6/13
• 分類號: G02B6/13
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝，涉及一種在硅基工藝上制作光纖對準(zhǔn)基座陣列的方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，光通訊器件的應(yīng)用越來越廣泛，光纖到戶工程也開始在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)逐步實(shí)行。在一個(gè)光系統(tǒng)中需要多個(gè)光纖通道用于光信號的處理，而細(xì)長的光纖需要固定在數(shù)量眾多的光纖對準(zhǔn)基座上才能保證固定光纖的質(zhì)量滿足系統(tǒng)要求。因此對準(zhǔn)精度高且工藝穩(wěn)定是光信號功率損耗小的基本需求。

目前業(yè)界最常用的是采用激光熔融玻璃的方法來制作光纖通孔基座，激光熔融方法有制作工藝粗糙，對準(zhǔn)精度低，成本高且效率低下的缺點(diǎn)，以及光纖對準(zhǔn)不良導(dǎo)致光信號功率損耗嚴(yán)重的問題，因此迫切需要一種高精度，低成本和高良率的制作工藝來取代它。

在半導(dǎo)體工藝中目前已有的做法是將725微米的硅晶圓刻穿，將三片芯片粘合在一起后做成一個(gè)光纖對準(zhǔn)基座，需要陣列孔的孔徑面內(nèi)均勻性好，工藝重復(fù)性強(qiáng)，流程簡單，成本低的優(yōu)點(diǎn)。但為了將725微米的晶圓刻穿，需要有一步甚至兩到三步的背面成膜并且經(jīng)過多步干法及濕法刻蝕，成本較高且工藝復(fù)雜。為此，迫切需要一種高精度，低成本和高良率的制作工藝來取代它。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在硅基工藝上制作光纖對準(zhǔn)基座陣列的方法，該方法采用干法刻蝕500-650微米的深硅孔后再利用背面研磨出通孔的工藝方法，既可以減少傳統(tǒng)工藝多步成膜的費(fèi)用和時(shí)間，同時(shí)簡化傳統(tǒng)工藝多層膜干法和濕法刻蝕的復(fù)雜流程，工藝可實(shí)現(xiàn)度高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種在硅基工藝上制作光纖對準(zhǔn)基座陣列的方法，包括如下步驟：

1.1在光刻版上畫出光纖對準(zhǔn)基座所需要的通孔陣列和尺寸；

1.2在硅晶圓的正面生長一層氧化硅薄膜；

1.3在生長完氧化硅薄膜的硅晶圓正面涂上光刻膠，并用光纖對準(zhǔn)基座的光刻版曝光顯影出陣列孔圖形；

1.4在干法刻蝕機(jī)臺中刻蝕氧化硅薄膜作為硬質(zhì)掩膜層；

1.5在硅干法刻蝕機(jī)臺中刻蝕硅深孔，刻蝕停止在硅晶圓內(nèi)；

1.6在去膠機(jī)臺中去除刻蝕殘留的光刻膠和刻蝕反應(yīng)聚合物；

1.7在濕法酸槽中刻蝕硅晶圓正面和背面殘留的氧化硅薄膜；

1.8在硅晶圓正面貼上藍(lán)膜，保護(hù)正面圖形；

1.9在背面研磨機(jī)臺上研磨硅深孔刻蝕殘留的硅，直到硅通孔形成；

1.10將硅晶圓正面的藍(lán)膜撕除，工藝完成。

進(jìn)一步地，所述步驟1.1中，在光刻版上按照光纖陣列的排布及尺寸畫上圓孔陣列，以及區(qū)分光纖對準(zhǔn)基座正反面的標(biāo)記孔。

進(jìn)一步地，所述步驟1.2中，在硅晶圓的正面使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法生長一層3微米-6微米的氧化硅薄膜。

進(jìn)一步地，所述步驟1.3中，所述光刻膠的厚度為0.1微米-5微米；所述光刻膠為正性光刻膠或負(fù)性光刻膠。

進(jìn)一步地，所述步驟1.4中，在干法刻蝕機(jī)臺中使用包含四氟甲烷，三氟甲烷的主刻蝕氣體刻蝕硅晶圓正面的3微米-6微米的氧化硅薄膜，此氧化硅薄膜與殘留的光刻膠作為后續(xù)硅通孔刻蝕的掩膜層。

進(jìn)一步地，所述步驟1.5中，在硅干法刻蝕機(jī)臺中，利用步驟1.4所得的光刻膠和氧化硅薄膜作為刻蝕掩膜層，部分刻蝕500微米-650微米的深硅孔，主刻蝕氣體為六氟化硫，刻蝕停止在硅晶圓內(nèi)，刻蝕深度的面內(nèi)均勻性為10%，刻蝕殘留的硅厚度為75微米-225微米。

進(jìn)一步地，所述步驟1.6中，在去膠機(jī)臺中去除經(jīng)過步驟1.4，1.5兩步之后的殘余光刻膠以及刻蝕反應(yīng)副產(chǎn)物；所述刻蝕反應(yīng)副產(chǎn)物產(chǎn)生于步驟4和步驟5干法刻蝕過程中，所述刻蝕反應(yīng)副產(chǎn)物粘附在通孔內(nèi)壁以及硅晶圓表面，會導(dǎo)致后續(xù)的光纖穿孔困難。

進(jìn)一步地，所述步驟1.6中，所述去膠機(jī)臺為干法灰化去膠機(jī)臺，所述刻蝕反應(yīng)副產(chǎn)物為有機(jī)物，在該干法灰化去膠機(jī)臺中用O₂反應(yīng)去除該刻蝕反應(yīng)副產(chǎn)物。

進(jìn)一步地，所述步驟1.7中，在濕法酸槽中使用氫氟酸和氟化氨的混合藥液刻蝕步驟1.6之后在硅晶圓正面和背面殘余的氧化硅薄膜；所述氫氟酸與氟化氨的混合比例范圍為1:200至1:2；所述氧化硅薄膜的刻蝕速率為

進(jìn)一步地，所述步驟1.9中，在背面研磨機(jī)臺上研磨步驟1.5所述殘留的75微米-225微米厚度的硅，邊研磨邊清洗，直到將硅通孔磨穿，背面研磨的均勻性為面內(nèi)3微米以內(nèi)，研磨精度為0.01-1微米，晶圓背面的粗糙度在0.1微米以內(nèi)。