[發(fā)明專利]一種三維光電互聯(lián)基板的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111538119B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 尚金堂;汪子及
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G02B6/136
• 分類號: G02B6/136;G02B6/138;H01L21/48
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發(fā)明公開一種三維光電互聯(lián)基板的制備方法，步驟是：在玻璃基板上通過激光刻蝕，形成電互聯(lián)通孔，并嵌入導電部分；在玻璃基板上沉積氮化硅器件層；通過光刻、刻蝕得到氮化硅波導芯層，使氮化硅波導芯層不覆蓋電互聯(lián)通孔；在玻璃基板上電互聯(lián)通孔與氮化硅波導芯層之間的位置進行激光刻蝕，得到光互聯(lián)通孔；在得到的器件上沉積聚合物，從而在表面形成聚合物芯層器件層；通過光刻、顯影工藝，得到聚合物波導芯層；繼續(xù)在器件表面旋涂，形成聚合物上包層；通過光刻、顯影工藝，去除覆蓋在電互聯(lián)通孔上方的上包層。此種方法可以實現(xiàn)包含光通訊波段在內的較寬波段光信號的低損耗傳輸，并能在復合基板上實現(xiàn)多種光波導之間的三維光互聯(lián)。

技術領域

本發(fā)明屬于集成光電封裝技術領域，特別涉及一種三維光電互聯(lián)基板的制備方法。

背景技術

與三維電互聯(lián)類似，三維光互聯(lián)技術可以實現(xiàn)平面與垂直方向光信號的傳輸，在光芯片設計與制造層面可以有效提升光器件集成度，在光電集成封裝層面利用三維光互聯(lián)技術可以降低用于系統(tǒng)級封裝的光電互聯(lián)轉接板的光傳輸損耗，降低封裝尺寸。

氮化硅波導憑借超寬的透明光譜，低傳輸損耗以及適中的芯層尺寸及彎曲損耗，使其成為SOI硅波導后新的硅光器件和平面集成光波導器件的研究方向。同時，氮化硅波導相對適中的折射率使其十分適用于在光電混合封裝基板上低成本實現(xiàn)低損耗高集成度的光互聯(lián)。

目前已有報道的氮化硅波導之間垂直光互聯(lián)的方案為在氮化硅波導的末端制備倒錐形結構，利用錐形結構降低氮化硅芯層對光場限制，使得光信號能夠在垂直距離很近的兩個氮化硅波導之間實現(xiàn)倏逝場耦合從而實現(xiàn)氮化硅波導的三維互聯(lián)，但是，這種方案需要上層硅光波導與下層硅光波導之間的垂直距離足夠近，通常在亞微米尺度范圍內，不適用于大厚度的兩層波導之間的垂直光互連。

綜上，目前主要存在如下問題：

(1)現(xiàn)有玻璃基板上光互聯(lián)方案集成度及可靠性不足；

(2)現(xiàn)有方案無法實現(xiàn)用于三維光互聯(lián)基板的氮化硅波導間較大縱向間距的垂直耦合。

為了解決以上問題，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的，在于提供一種三維光電互聯(lián)基板的制備方法，其可以實現(xiàn)包含光通訊波段在內的較寬波段光信號的低損耗傳輸，并能在復合基板上實現(xiàn)多種光波導之間的三維光互聯(lián)。

為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種三維光電互聯(lián)基板的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，在玻璃基板上通過激光刻蝕，形成電互聯(lián)通孔，并在所述電互聯(lián)通孔內嵌入導電部分；

步驟2，在玻璃基板上沉積氮化硅器件層；

步驟3，通過光刻、刻蝕得到氮化硅波導芯層，使氮化硅波導芯層不覆蓋電互聯(lián)通孔；

步驟4，在玻璃基板上垂直光互聯(lián)的位置進行激光刻蝕，得到光互聯(lián)通孔；

步驟5，在步驟4得到的器件上沉積聚合物，從而在表面形成聚合物芯層器件層；

步驟6，通過光刻、顯影工藝，得到聚合物波導芯層，所述聚合物波導芯層的一端包含氮化硅波導芯層的末端，另一端呈45度斜邊，覆蓋光互聯(lián)通孔，且端部位于光互聯(lián)通孔的邊界；

步驟7，繼續(xù)在步驟6得到的器件表面旋涂，形成聚合物上包層；

步驟8，通過光刻、顯影工藝，去除覆蓋在電互聯(lián)通孔上方的上包層。

上述步驟1中，玻璃基板采用硼硅酸鹽玻璃。

上述步驟1中，玻璃基板的厚度為50μm-1mm。

上述步驟1中，嵌入的導電部分材質為因瓦合金、超因瓦合金或金屬玻璃。