CN103837938A

CN103837938A - 光纤对准器件及其制造方法

Info

Publication number: CN103837938A
Application number: CN201210472670.4A
Authority: CN
Inventors: 陈瑜; 罗啸; 陈华伦
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-06-04

Abstract

本发明公开了一种光纤对准器件，包括：衬底结构，形成于衬底结构上的沟槽，形成于衬底结构表面并从顶部将沟槽封闭的封闭薄片。沟槽的宽度和深度都根据光纤直径的大小进行设置，各沟槽的长度方向的两侧供光纤插入。本发明还公开了一种光纤对准器件的制造方法。本发明能采用集成电路加工工艺形成，能够实现大规模的量产；本发明的沟槽的宽度和形状能够通过光刻工艺准确定义、沟槽的深度能够通过刻蚀工艺准确控制，能大幅度提高加工精度。

Description

光纤对准器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种光纤对准器件，本发明还涉及一种光纤对准器件的制造方法。

背景技术

在光纤通讯等需要光纤连接的应用中，为了保证光纤精确对接，以减小信号损耗的目的需要用到光纤对准器件。

目前常用的光纤对准器件是在玻璃薄片基板上制作的。如图1所示，是现有形成于玻璃基片上的光纤对准器件的顶视图；现有光纤对准器件包括玻璃基片101，以及形成于玻璃基片101上且穿过玻璃基片101的上下表面的多个孔102，各孔102排列成阵列结构。每一个孔102可以实现两根光纤的对接，对接时两路光纤分别从玻璃基片101的上下表面穿入在玻璃基片101的孔102内部完成对接。现有技术中，孔102是采用激光在玻璃上打孔实现的，存在产能低和孔的尺寸精度差的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光纤对准器件，能采用集成电路加工工艺形成，能大幅度提高产能和加工精度。本发明还提供一种光纤对准器件的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的光纤对准器件包括：

一衬底结构，该衬底结构为硅衬底或玻璃衬底。

至少一沟槽，形成于所述衬底结构上。

一封闭薄片，形成于所述衬底结构表面并从顶部将所述沟槽封闭，各所述沟槽的长度方向的两侧供光纤插入。

各所述沟槽的宽度和深度都根据光纤直径的大小进行设置并使各所述沟槽的宽度和深度都略大于光纤直径的大小，设置范围为各所述沟槽的宽度和深度为126.3μm～150μm，使光纤插入到所述沟槽中后能和所述沟槽的两个侧面、底面和顶面都相切。

进一步的改进是，各所述沟槽之间在长度方向呈平行排列结构。

进一步的改进是，在各所述沟槽的长度方向上，各所述沟槽各位置处的宽度相同。

进一步的改进是，在各所述沟槽的长度方向上，各所述沟槽中间区域的宽度相同、各所述沟槽的两侧的宽度大于中间区域的宽度，用于方便光纤的插入。

为解决上述技术问题，本发明提供的光纤对准器件的制造方法包括如下步骤：

步骤一、提供一衬底结构，该衬底结构为硅衬底或玻璃衬底。

步骤二、在所述衬底结构上形成一硬质掩模层。

步骤三、采用光刻工艺在所述硬质掩模层上用光刻胶定义出一个以上的沟槽的图形结构，各所述沟槽的宽度根据光纤直径的大小进行设置，设置范围为各所述沟槽的宽度和深度为126.3μm～150μm，使光纤插入到所述沟槽中后能和所述沟槽的两个侧面都相切。

步骤四、以所述光刻胶为掩模依次对所述硬质掩模层和所述衬底结构进行刻蚀形成各所述沟槽，各所述沟槽的刻蚀深度根据光纤直径的大小进行设置，使光纤插入到所述沟槽中后能和所述沟槽的底面和顶面都相切。

步骤五、依次去除所述光刻胶和所述硬质掩模层。

步骤六、在所述衬底结构的表面形成封闭薄片，该封闭薄片从顶部将所述沟槽封闭，各所述沟槽的长度方向的两侧供光纤插入。

进一步的改进是，所述衬底结构为硅衬底时，所述硬质掩模层的材料为二氧化硅或氮化硅；所述衬底结构为玻璃衬底时，所述硬质掩模层的材料为多晶硅或氮化硅。

进一步的改进是，步骤四中各所述沟槽之间在长度方向呈平行排列结构。

进一步的改进是，所述封闭薄片为平整度在20×20平方毫米范围内小于1微米的硬质材料，该硬质材料为二氧化硅、氮化硅、塑料、单晶硅或多晶硅。

本发明采用形成于衬底结构中的沟槽来作为光纤对准器件，能采用集成电路加工工艺形成，能够实现大规模的量产，如一片8英寸硅片上可以一次产出3000颗器件。本发明的沟槽的宽度和形状能够通过光刻工艺准确定义、沟槽的深度能够通过刻蚀工艺准确控制，从而能使沟槽的宽度和深度正好略大于光纤的的直径，能够实现光纤插入并实现准确对准，所以本发明还能大幅度提高加工精度，如一片8英寸硅片上的几千颗器件的加工精度可以控制在正负10%以内。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:

图1是现有形成于玻璃基片上的光纤对准器件的顶视图；

图2是本发明实施例一光纤对准器件的剖面图；

图3是本发明实施例一光纤对准器件的俯视图；

图4是本发明实施例一光纤对准器件的光纤对接示意图；

图5是本发明实施例二光纤对准器件的俯视图；

图6是本发明实施例二光纤对准器件的光纤对接示意图；

图7A-图7D是本发明实施例一光纤对准器件的制造方法各步骤中的剖面图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例一光纤对准器件的剖面图；本发明实施例一光纤对准器件包括：

一衬底结构1，该衬底结构1为硅衬底或玻璃衬底。

至少一沟槽2，形成于所述衬底结构1上。

一封闭薄片3，形成于所述衬底结构1表面并从顶部将所述沟槽2封闭，各所述沟槽2的长度方向的两侧供光纤插入。所述封闭薄片3为平整度在20×20平方毫米范围内小于1微米的硬质材料，该硬质材料为二氧化硅、氮化硅、塑料、单晶硅或多晶硅。

各所述沟槽2的宽度和深度都根据光纤直径的大小进行设置并使各所述沟槽2的宽度和深度都略大于光纤直径的大小，各所述沟槽2的宽度和深度具体设置范围为126.3μm～150μm，使光纤插入到所述沟槽2中后能和所述沟槽2的两个侧面、底面和顶面都相切。

如图3所示，是本发明实施例一光纤对准器件的俯视图；各所述沟槽2之间在长度方向呈平行排列结构。在各所述沟槽2的长度方向上，各所述沟槽2各位置处的宽度相同。

如图4所示，是本发明实施例一光纤对准器件的光纤对接示意图。每一个所述沟槽2可以实现两根光纤的对接，光纤4a和4b分别从所述沟槽2的长度方向的两侧供插入并在所述沟槽2的内部实现对接。

如图5所示，是本发明实施例二光纤对准器件的俯视图；和本发明实施例一的区别为，在本发明实施例二的各所述沟槽2a的长度方向上，各所述沟槽2a中间区域的宽度相同、各所述沟槽2的两侧的宽度大于中间区域的宽度，用于方便光纤的插入。如图6所示，是本发明实施例二光纤对准器件的光纤对接示意图，由于所述沟槽2的两侧的宽度大于中间区域的宽度，所以能够方便光纤4a和4b的插入；但是各所述沟槽2a中间区域的宽度相同，故能够实现光纤4a和4b的精确对接。

如图7A至图7D所示，是本发明实施例一光纤对准器件的制造方法各步骤中的剖面图，本发明实施例一光纤对准器件的制造方法包括如下步骤：

步骤一、如图7A所示，提供一衬底结构1，该衬底结构1为硅衬底或玻璃衬底。

步骤二、如图7A所示，在所述衬底结构1上形成一硬质掩模层5。所述衬底结构1为硅衬底时，所述硬质掩模层5的材料为二氧化硅或氮化硅；所述衬底结构1为玻璃衬底时，所述硬质掩模层5的材料为多晶硅或氮化硅。

步骤三、如图7B所示，采用光刻工艺在所述硬质掩模层5上用光刻胶6定义出一个以上的沟槽2的图形结构，各所述沟槽2的宽度根据光纤直径的大小进行设置，使光纤插入到所述沟槽2中后能和所述沟槽2的两个侧面都相切。如图3所示，各所述沟槽2之间在长度方向呈平行排列结构，在各所述沟槽2的长度方向上，各所述沟槽2各位置处的宽度相同。在实施例二中，也能如图4所示，各所述沟槽2a之间在长度方向呈平行排列结构，在各所述沟槽2a的长度方向上，各所述沟槽2a中间区域的宽度相同、各所述沟槽2a的两侧的宽度大于中间区域的宽度，用于方便光纤的插入。

步骤四、如图7C所示，以所述光刻胶6为掩模依次对所述硬质掩模层5和所述衬底结构1进行刻蚀形成各所述沟槽2，各所述沟槽2的刻蚀深度根据光纤直径的大小进行设置，各所述沟槽2的宽度和深度具体设置范围为126.3μm～150μm，使光纤插入到所述沟槽2中后能和所述沟槽2的底面和顶面都相切。

步骤五、如图7D所示，依次去除所述光刻胶6和所述硬质掩模层5。

步骤六、如图2所示，在所述衬底结构1的表面形成封闭薄片3，该封闭薄片3从顶部将所述沟槽2封闭，各所述沟槽2的长度方向的两侧供光纤插入。所述封闭薄片3为平整度在20×20平方毫米范围内小于1微米的硬质材料，该硬质材料为二氧化硅、氮化硅、塑料、单晶硅或多晶硅。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种光纤对准器件，其特征在于，包括：

一衬底结构，该衬底结构为硅衬底或玻璃衬底；

至少一沟槽，形成于所述衬底结构上；

一封闭薄片，形成于所述衬底结构表面并从顶部将所述沟槽封闭，各所述沟槽的长度方向的两侧供光纤插入；

各所述沟槽的宽度和深度都根据光纤直径的大小进行设置，设置范围为各所述沟槽的宽度和深度为126.3μm～150μm，使光纤插入到所述沟槽中后能和所述沟槽的两个侧面、底面和顶面都相切。

2.如权利要求1所述的光纤对准器件，其特征在于：各所述沟槽之间在长度方向呈平行排列结构。

3.如权利要求1或2所述的光纤对准器件，其特征在于：在各所述沟槽的长度方向上，各所述沟槽各位置处的宽度相同。

4.如权利要求1或2所述的光纤对准器件，其特征在于：在各所述沟槽的长度方向上，各所述沟槽中间区域的宽度相同、各所述沟槽的两侧的宽度大于中间区域的宽度，用于方便光纤的插入。

5.一种光纤对准器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、提供一衬底结构，该衬底结构为硅衬底或玻璃衬底；

步骤二、在所述衬底结构上形成一硬质掩模层；

步骤三、采用光刻工艺在所述硬质掩模层上用光刻胶定义出一个以上的沟槽的图形结构，各所述沟槽的宽度根据光纤直径的大小进行设置，设置范围为各所述沟槽的宽度和深度为126.3μm～150μm，使光纤插入到所述沟槽中后能和所述沟槽的两个侧面都相切；

步骤四、以所述光刻胶为掩模依次对所述硬质掩模层和所述衬底结构进行刻蚀形成各所述沟槽，各所述沟槽的刻蚀深度根据光纤直径的大小进行设置，使光纤插入到所述沟槽中后能和所述沟槽的底面和顶面都相切；

步骤五、依次去除所述光刻胶和所述硬质掩模层；

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述衬底结构为硅衬底时，所述硬质掩模层的材料为二氧化硅或氮化硅；所述衬底结构为玻璃衬底时，所述硬质掩模层的材料为多晶硅或氮化硅。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤四中各所述沟槽之间在长度方向呈平行排列结构。

8.如权利要求5或7所述的方法，其特征在于：在各所述沟槽的长度方向上，各所述沟槽各位置处的宽度相同。

9.如权利要求5或7所述的方法，其特征在于：在各所述沟槽的长度方向上，各所述沟槽中间区域的宽度相同、各所述沟槽的两侧的宽度大于中间区域的宽度，用于方便光纤的插入。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述封闭薄片为平整度在20×20平方毫米范围内小于1微米的硬质材料，该硬质材料为二氧化硅、氮化硅、塑料、单晶硅或多晶硅。