[發(fā)明專利]一種微球腔的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010104921.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN111313218B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜校順;李勝軍;李昊;劉洋;肖敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01S3/08
• 分類號(hào): H01S3/08
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種微球腔的制備方法。所述制備方法包括：選取基片，所述基片包括相復(fù)合的支撐層和器件層；在器件層上形成光刻膠層，經(jīng)過(guò)光刻和顯影后，形成光刻膠圓盤；以光刻膠圓盤作為掩模，刻蝕掉光刻膠圓盤區(qū)域之外的器件層材料，然后去除光刻膠圓盤，在支撐層上形成器件圓盤；刻蝕?回流：刻蝕器件圓盤周圍的支撐層材料，形成支撐器件圓盤的支撐柱；用激光照射器件圓盤，使器件圓盤的邊緣熔融并向內(nèi)收縮至支撐柱頂端邊緣，形成器件環(huán)芯；重復(fù)進(jìn)行所述刻蝕?回流的步驟，使支撐柱和器件環(huán)芯的直徑逐步縮小，直至形成微球腔。本發(fā)明提供的方法可以保證在制備大尺寸微球腔過(guò)程中，器件圓盤不發(fā)生開裂、脫落，提高了制備的微球腔的直徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)諧振腔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微球腔的制備方法。

背景技術(shù)

光學(xué)諧振腔一直以來(lái)在現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域扮演者重要的角色，它不僅是激光器相關(guān)領(lǐng)域的基石；同時(shí)，它也在精確測(cè)量和探測(cè)方面應(yīng)用廣泛，以及在非線性光學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。但是，常規(guī)光學(xué)諧振腔的某些特性極大地限制了它的使用范圍，比如它們的尺寸，重量，對(duì)準(zhǔn)以及穩(wěn)定性問(wèn)題等等。為了解決以上這些問(wèn)題，近些年來(lái)人們著力發(fā)展了集成光學(xué)微腔，包含集成光學(xué)微腔的理論研究，制備加工，性能測(cè)試以及相關(guān)應(yīng)用。光學(xué)諧振腔是指對(duì)光波起到空間和時(shí)間上的局域增強(qiáng)作用以及頻率選擇作用的光學(xué)元器件。在時(shí)間上的限制作用以品質(zhì)因數(shù)Q值來(lái)表征，在空間上的局域作用以模式體積V_eff來(lái)表示。

回音壁模式光學(xué)微腔是一種特殊的光學(xué)諧振腔，光場(chǎng)在其內(nèi)壁全反射可形成穩(wěn)定的模式。目前研究最廣泛的光學(xué)微腔是如下三種：微球腔、微盤腔以及微環(huán)芯腔。CN110718841A公開了一種片上集成硅基微球腔的制備方法，包括以下步驟：獲取SOI基片，SOI基片包括頂部的器件層，底部的支撐層和位于器件層和支撐層之間的氧化層，器件層為Si層，氧化層為SiO₂層，支撐層為Si層；采用勻膠機(jī)在器件層上旋涂光刻膠層；采用光刻機(jī)曝光后顯影，將設(shè)定大小的圓形圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠層上；在器件層上依次刻蝕出頂部硅柱和底部硅柱，其中底部硅柱的頂面直徑小于頂部硅柱的直徑，頂部硅柱為圓柱結(jié)構(gòu)；去除光刻膠層；頂部硅柱結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)激光輻照加熱熔化設(shè)定時(shí)間后，頂部硅柱結(jié)構(gòu)形成球形微腔。

現(xiàn)有的技術(shù)制備片上氧化硅微球腔存在這樣的問(wèn)題：在制作較大直徑的微球腔時(shí)，需要對(duì)更大直徑的微盤腔回流，而大直徑的微盤腔邊緣很容易開裂脫落，從而損失部分氧化硅，這限制了制作出的微球腔的直徑。而大的微球腔直徑，對(duì)提高微球腔品質(zhì)因子大有裨益。

因此，需要開發(fā)一種新的微球腔的制備方法，以提高制得的光學(xué)微球腔的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種微球腔的制備方法。該方法可以保證在制備大尺寸微球腔過(guò)程中，器件圓盤不發(fā)生開裂、脫落，提高了制備的微球腔的直徑。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種微球腔的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

(1)選取基片，所述基片包括相復(fù)合的支撐層和器件層；

(2)在所述基片的器件層上形成光刻膠層，經(jīng)過(guò)光刻和顯影后，在所述器件層上形成光刻膠圓盤；

(3)以所述光刻膠圓盤作為掩模，刻蝕掉所述光刻膠圓盤區(qū)域之外的器件層材料，然后去除所述光刻膠圓盤，在所述支撐層上形成器件圓盤；

(4)刻蝕-回流：

刻蝕：刻蝕所述器件圓盤周圍的支撐層材料，形成支撐所述器件圓盤的支撐柱；回流：用激光照射所述器件圓盤，使所述器件圓盤的邊緣熔融并向內(nèi)收縮至所述支撐柱頂端邊緣，形成器件環(huán)芯；

(5)對(duì)所述支撐柱和器件環(huán)芯重復(fù)進(jìn)行所述刻蝕-回流的步驟，使所述支撐柱和器件環(huán)芯的直徑逐步縮小，直至形成微球腔；