[發(fā)明專利]與光波導(dǎo)集成的二氧化硅微透鏡的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710487138.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107247314B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫冰麗;張家順;安俊明;王亮亮;鐘飛;常夏森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南仕佳光子科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/42
• 分類號(hào): G02B6/42;G02B6/124;G02B6/13
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;謝萍

本發(fā)明公開(kāi)了一種與光波導(dǎo)集成的二氧化硅微透鏡的制作方法，步驟如下：S1，確定微透鏡的尺寸；S2，制作微透鏡掩膜版；S3，制作PLC型光分路器或陣列波導(dǎo)光柵；S4，ICP深刻蝕做出一個(gè)凹槽；S5，生長(zhǎng)摻鍺的SiO2透鏡層；S6，微透鏡；S7，刻蝕的透鏡進(jìn)行鍍膜。本發(fā)明將光波導(dǎo)和微透鏡的制作融合在一起，直接在制作的光波導(dǎo)的合適位置制作出微透鏡，不需要再進(jìn)行貼裝，即使多通道，也不會(huì)增加制作成本或者延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。采用一體刻蝕避免了由于貼裝誤差造成系統(tǒng)總的耦合效率降低的發(fā)生，提高了系統(tǒng)總的耦合效率和產(chǎn)品的成品率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種與光波導(dǎo)集成的二氧化硅微透鏡的制造方法。

背景技術(shù)

在集成光學(xué)中，激光器都具有較大的發(fā)散角，如果直接與光波導(dǎo)進(jìn)行耦合，通常的耦合效率都比較低。為了實(shí)現(xiàn)激光器與光波導(dǎo)的高效率耦合，通常都會(huì)在激光器與光波導(dǎo)之間貼裝透鏡，但是由于集成光學(xué)系統(tǒng)的工藝容差都較小，所以所貼裝的透鏡位置是否精確，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能。如果光波導(dǎo)的通道較多，像32通道、64通道或者更多通道的，使用常規(guī)的貼裝透鏡的方法，不但會(huì)增加工藝復(fù)雜性，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，并且由于貼裝誤差產(chǎn)生的系統(tǒng)總的耦合效率也隨之降低，會(huì)大大降低產(chǎn)品的成品率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的是半導(dǎo)體光源與光波導(dǎo)耦合時(shí)貼裝透鏡工藝容差小，耦合效率不高等技術(shù)問(wèn)題，從而提供一種與半導(dǎo)體工藝兼容、易于平面光波導(dǎo)集成、尺寸小、可根據(jù)光波導(dǎo)具體定制的與光波導(dǎo)集成的二氧化硅微透鏡的制作方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種與光波導(dǎo)集成的二氧化硅微透鏡的制造方法，步驟如下：S1，確定微透鏡的透鏡高度H、透鏡前表面曲率半徑R1、透鏡后表面曲率半徑R2和透鏡中心厚度T；

S2，根據(jù)步驟S1制作微透鏡掩膜版；

S3，制作PLC型光分路器或陣列波導(dǎo)光柵芯片；

S4，在制作的PLC型光分路器或陣列波導(dǎo)光柵芯片需要制作微透鏡的地方，利用ICP深刻蝕做出一個(gè)凹槽，凹槽深度為20-30μm，凹槽寬度比透鏡中心厚度T寬5-10μm；

S5，使用PECVD方法在PLC型光分路器或陣列波導(dǎo)光柵芯片的表面生長(zhǎng)摻鍺的SiO₂透鏡層；

S6，利用步驟S2中的透鏡掩膜版，并使用感應(yīng)耦合等離子體ICP對(duì)步驟S5的摻鍺的SiO₂透鏡層進(jìn)行刻蝕，形成微透鏡；

S7，采用PECVD對(duì)刻蝕的透鏡進(jìn)行鍍膜，鍍膜材料為氟化鎂。

在步驟S3中，PLC型光分路器或陣列波導(dǎo)光柵的制作步驟如下；

S3.1，對(duì)基底表面進(jìn)行清洗；

S3.2，在基底表面通過(guò)熱氧化生成二氧化硅下包層，二氧化硅下包層的厚度為10-15μm；

S3.3，在二氧化硅下包層上，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)摻鍺的二氧化硅波導(dǎo)芯層；且摻鍺的二氧化硅波導(dǎo)芯層的厚度為4-8μm，寬度為4-8μm；

S3.4，使用低壓力化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)多晶硅硬掩膜層，多晶硅硬掩膜層覆蓋二氧化硅下包層和摻鍺的二氧化硅波導(dǎo)芯層；且多晶硅硬掩膜層厚度為1μm；

S3.5，在多晶硅硬掩膜層上涂光刻膠，并將光刻板上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上；

S3.6，刻蝕步驟S3.5中的多晶硅硬掩膜層，去除無(wú)用的光刻膠；與掩膜版上波導(dǎo)形狀對(duì)應(yīng)的光刻膠留下，其他部分的光刻膠被刻蝕掉。

S3.7，使用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕方法進(jìn)行芯區(qū)刻蝕，得到所需的波導(dǎo)芯層，刻蝕深度比芯區(qū)厚度大0.3-0.4μm；芯區(qū)刻蝕，留下需要的波導(dǎo)芯層，其他地方被刻蝕掉。