[發明專利]一種硅基淺刻蝕波導起偏器及其制備方法

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• 申請號: 201910293889.X
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN110095840A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 蔡鑫倫;柯兆威
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G02B6/10
• 分類號: G02B6/10;G02B6/126;G02B6/136
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種硅基淺刻蝕波導起偏器，包括由下至上依次設置的襯底、掩埋層和硅芯層，其特征在于：所述襯底的材質為硅，所述掩埋層的材質為二氧化硅；所述硅芯層上表面淺刻蝕有連續的突起結構，所述突起結構的寬度從突起結構的兩端到突起結構的中央位置線性增加。

2.根據權利要求1所述的硅基淺刻蝕波導起偏器，其特征在于：所述硅芯層的突起結構設置在硅芯層的中央位置，且所述突起結構的兩側與硅芯層的兩側之間的距離為固定值。

3.根據權利要求1所述的硅基淺刻蝕波導起偏器，其特征在于：所述起偏器的輸入端設置有輸入波導，起偏器的輸出端設置有輸出波導。

4.根據權利要求3所述的硅基淺刻蝕波導起偏器，其特征在于：所述輸入波導和輸出波導為深刻蝕條形波導。

5.根據權利要求1所述的硅基淺刻蝕波導起偏器，其特征在于：所述硅芯層的上表面設置有一層二氧化硅保護層。

6.根據權利要求5所述的硅基淺刻蝕波導起偏器，其特征在于：所述襯底的厚度為700μm，所述掩埋層的厚度為2μm，所述硅芯層的厚度為220nm,所述二氧化硅保護層的厚度為2μm，所述硅基淺刻蝕波導起偏器的長度為46μm。

7.一種硅基淺刻蝕波導起偏器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將兩個硅晶原片直接鍵合，然后在硅晶原片上方通過熱氧化和高密度離子注入制備二氧化硅掩埋層；

S2：在二氧化硅掩埋層上用勻膠機旋涂一層負性光刻膠，利用電子束曝光技術曝光出突起結構對應的區域，然后用顯影液進行顯影；

S3：利用感應耦合等離子體刻蝕對曝光區域進行部分刻蝕，保留負性光刻膠；

S4：在器件上表面再用勻膠機旋涂一層負性光刻膠，利用電子束曝光技術曝光出突起結構兩側對應的區域，然后用顯影液進行顯影；

S5：利用感應耦合等離子體刻蝕方法對曝光區域進行部分刻蝕，然后去除負性光刻膠；

S6：利用電感耦合等離子體化學氣相沉積方法在器件的上表面覆蓋一層二氧化硅保護層；

S7：對二氧化硅層上表面進行平坦化處理，得到硅基淺刻蝕波導起偏器器件。

8.根據權利要求7所述的硅基淺刻蝕波導起偏器的制備方法，其特征在于：所述S3步驟中的刻蝕深度為70nm，所述S5步驟中的刻蝕深度為150nm。

9.根據權利要求7所述的硅基淺刻蝕波導起偏器的制備方法，其特征在于：所述S7步驟中的平坦化處理采用化學或機械拋光方法。

10.根據權利要求7所述的硅基淺刻蝕波導起偏器的制備方法，其特征在于：所述制備方法中的負性光刻膠采用氫硅倍半環氧乙烷負性光刻膠，顯影液采用四甲基氫氧化銨顯影液，去膠溶液采用氫氟酸水溶液。