CN104360438A - 测量y结构分岔口刻蚀深度的方法及基材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法及基材，包括衬底，位于衬底表面的第一包层；以及，位于第一包层表面的芯层，基材包括至少一个测量区域，测量区域内的芯层包括：沿第一方向排列的多列Y结构列，每列Y结构列包括多个Y结构；所述第iY结构列的第mY结构与所述第(i+1)Y结构列第nY结构，在沿所述第一方向上具有部分交叠区域，i、m和n均为正整数。保证了在对测量区域进行切片时，提高了得到包括有Y结构分岔口的测试片的概率，进而对测试片进行测量以得到Y结构的分岔口刻蚀深度。另外，还可以通过该测试片对Y结构分岔口的剖面刻蚀效果进行测量。

Description

测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法及基材
技术领域
本发明涉及光波导技术领域，更具体的说，涉及一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法及基材。
背景技术
平面光波导(Planar Lightwave Circuit，PLC)是集成光路的基础性部件，是光纤通信系统的必要组成部分。它能将光波束缚在光波长量级尺寸的平面介质波导中，稳定而无辐射的传输。平面光波导器件主要包括：分路器(Splitter)、星形耦合器(Star coupler)、可调光衰减器(Variable Optical Attenuator,VOA)、光开关(Optical switch)、光梳(Interleaver)和阵列波导光栅(ArrayWaveguide Grating,AWG)等。
参考图1所示，为现有的一种平面光波导芯片结构示意图，其中，平面光波导芯片通常由衬底100、下包层200、芯层300及上包层400薄膜结构组成。其中芯层300平面光波导芯片的主要部分。芯层300的图形和尺寸对平面光波导器件的性能有着至关重要的影响。其中芯层300尺寸参数包括：波导图形的线宽度、最小空隙的宽度、波导图形刻蚀深度以及刻蚀后的切面角度等。
在平面光波导芯片的制作工艺过程中，需要在光刻工艺后对形成的基材进行尺寸的测量，其中，波导图形的宽度可以通过细微图形检查用电子显微镜(Critical Dimension Scanning Electron Microscope，CDSEM)设备进行工艺后的在线量测，而刻蚀深度及切面角度一般需要通过对晶圆切片，而后将测试片放在SEM(电子显微镜)设备上量测。对具有Y结构的芯层来说，在测量Y结构分岔口处刻蚀深度时，需要在Y结构分岔口处允许范围内切片，但是由于芯层的波导图形线宽的尺寸都是在微米量级，在Y结构分岔口附近切片是很难实现的，因此对Y结构分岔口处的刻蚀深度测量很难。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法及基材，降低了测量难度，进而有助于提高产品质量。
一种基材，用于制作平面光波导芯片，包括：衬底；
位于所述衬底表面的第一包层；
以及，位于所述第一包层表面的芯层，所述基材包括至少一个测量区域，所述测量区域内的芯层包括：
沿第一方向排列的多列Y结构列，每列Y结构列包括多个Y结构；
其中，所述第iY结构列的第mY结构与所述第(i+1)Y结构列第nY结构，在沿所述第一方向上具有部分交叠区域，i、m和n均为正整数。
优选的，所述第iY结构列的第mY结构的顶端，位于所述第(i+1)Y结构列第nY结构的顶端和分岔口之间。
优选的，所述第iY结构列的第mY结构的分岔口位于所述第(i+1)Y结构列第(n+1)Y结构的顶端和分岔口之间。
优选的，所述第iY结构列的第mY结构的分岔口与所述第(i+1)Y结构列第nY结构列的分岔口之间的距离在预设范围内。
优选的，所述至少一个测量区域位于所述多个平面光波导芯片之间的切割道。
优选的，所述第一方向与所述切割道的延伸方向垂直。
一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法，应用于上述的基材，包括：
提供一所述基材；
沿第二方向对所述至少一个测量区域进行多次切片；
选取经切片后得到的第一测试片，所述第一测试片包括有Y结构的分岔口；
测量所述第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度。
优选的，所述测量所述第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度，包括：
采用电子显微镜测量所述第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度。
优选的，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
优选的，在所述测量所述第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度后，还包括：
选取经切片后得到的第二测试片～第j测试片，所述第二测试片～第j测试片均包括有Y结构的分岔口，j为至少为2的整数；
测量所述第二测试片～第j测试片的Y结构分岔口刻蚀深度；
获取所述第一测试片～第j测试片的所有Y结构分岔口刻蚀深度的平均值。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优点：
本发明提供了一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法及基材，包括衬底，位于衬底表面的第一包层；以及，位于第一包层表面的芯层，基材包括至少一个测量区域，测量区域内的芯层包括：沿第一方向排列的多列Y结构列，每列Y结构列包括多个Y结构；其中，所述第iY结构列的第mY结构与所述第(i+1)Y结构列第nY结构，在沿所述第一方向上具有部分交叠区域，i、m和n均为正整数。
由上述内容可知，通过一Y结构列中的Y结构和相邻的一Y结构列中的Y结构之间形成交叠区域。使得当在测量Y结构的分岔口刻蚀深度时，增加了对该区域进行切片时，得到的包括有Y结构分岔口的测试片的概率，进而对测试片进行测量以得到Y结构的分岔口刻蚀深度。另外，当每列Y结构列的Y结构数量增多时，在切片过程中能够得到更多的合格测试片，以便对Y结构的分岔口刻蚀深度进行测量。并且，还可以通过该测试片对Y结构分岔口的剖面刻蚀效果进行测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有的一种平面光波导芯片的结构示意图；
图2a为本申请实施例提供的一种基材的俯视图；
图2b为图2a中AA’方向的切面图；
图3为本申请实施例提供的另一种基材的俯视图；
图4为本申请实施例提供的一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的另一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，对具有Y结构的芯层来说，在测量Y结构分岔口处刻蚀深度时，需要在Y结构分岔口处允许范围内切片，但是由于芯层的波导图形的线宽的尺寸都是在微米量级，在Y结构分岔口附近切片是很难实现的，因此对Y结构分岔口处的刻蚀深度测量很难。
基于此，本申请实施例提供了一种基材，用于制作平面光波导芯片，其中，基材为经过光刻工艺后，且待检测各项参数的基材。结合图2a～图3所示，对本申请实施例提供的基材进行详细描述。图2a为本申请实施例提供的一种基材的俯视图；图2b为图2a中AA’方向的切面图。
其中，基材包括：
衬底1，衬底可以为硅片；
第一包层2，第一包层2位于衬底的1表面；
可以采用火焰水解工艺或化学汽相淀积工艺，在衬底上生长一层二氧化硅层，其中可以掺杂磷、硼离子，作为平面波导第一包层。
以及，位于第一包层2表面的芯层3；
同样的，可以采用火焰水解工艺或化学汽相淀积工艺，第一包层表面生长一层二氧化硅层，其中掺杂锗离子，获得需要的折射率差；而后对两层二氧化硅层进行退火硬化处理，使得两层二氧化硅层更加致密均匀；最后对第二次得到的二氧化硅层通过光刻工艺进行刻蚀，已得到具有预设波导图案的芯层。
基材包括至少一个测量区域4，测量区域4内的芯层包括：
沿第一方向X排列的多列Y结构列，每列Y结构列包括多个Y结构；其中，第iY结构列的第mY结构与第(i+1)Y结构列第nY结构，在沿所述第一方向上具有部分交叠区域，i、m和n均为正整数。
即本申请实施例提供的芯层为包括有Y结构的芯层，在测量区域的相邻两个Y结构列中，一列Y结构列中的Y结构与另一Y结构列中的Y结构，在第一方向上有交叠的区域，该排列方式可以在切片时，增大获得具有Y结构分岔口的测试片，进而通过对测试片进行测量，以获取基材经过光刻工艺后的刻蚀情况，进而通过对合格的基材进行筛选后，提高后续生产的合格率。
优选的，第iY结构列的第mY结构的顶端，位于第(i+1)Y结构列第nY结构的顶端和分岔口之间。第iY结构列的第mY结构的分岔口位于第(i+1)Y结构列第(n+1)Y结构的顶端和分岔口之间。进一步的，第iY结构列的第mY结构的分岔口与第(i+1)Y结构列第nY结构列的分岔口之间的距离在预设范围内。
具体参考图2a所示，基材包括一测量区域4，在测量区域4内的芯层包括：沿第一方向X排列的第一Y结构列41a和第二Y结构列41b。
其中，第一Y结构列41a中包括多个Y结构，第二Y结构列41b包括多个Y结构。第一Y结构列的第一Y结构的顶端位于第二Y结构列的第一Y结构的顶端和分岔口之间，第一Y结构列的第一Y结构的分岔口位于第二Y结构列的第二Y结构的顶端和分岔口之间，且第一Y结构列的第一Y结构的分岔口和第二Y结构列的第一Y结构的分岔口之间的距离在预设范围内；基于上述排布规律，对第一Y结构列和第二Y结构列的多个Y结构进行排列。
由图2a所示的实施例可知，采用第一Y结构列和第二Y结构列之间的排列方式，可以在切片时，增大获得具有Y结构分岔口的测试片的几率，进而通过对测试片进行测量，以获取基材经过光刻工艺后的刻蚀情况，进而通过对合格的基材进行筛选后，提高后续生产的合格率。
基材上设置有多个切割道，用于在后续沿切割道切割得到多个芯片。将测量区域设置于切割道上，既能够起到测量区域的功能，而且还对最终得到的平面光波导的芯片数量无影响。另外，对于Y结构列的数量，需要根据实际情况进行设计，数量越多，最终得到的包括有Y结构分岔口的测试片就越多。基于图2a所示的实施例，本申请实施例还提供了另一种基材，参考图3所示，为本申请实施例提供的另一种基材的俯视图，
其中，基材包括至少一个测量区域4，测量区域4位于基材的切割道内，即至少一个测量区域位于多个平面光波导芯片之间的切割道内。在测量区域4内的芯层包括：沿第一方向X排列的第一Y结构列41a～第四Y结构列41d，第一方向X与切割道的延伸方向垂直。
其中，沿第一Y结构列41a～第四Y结构列41d的方向，第一Y结构列41a～第四Y结构列41d均符合规律：第iY结构列的第mY结构的顶端，位于第(i+1)Y结构列第nY结构的顶端和分岔口之间；第iY结构列的第mY结构的分岔口位于第(i+1)Y结构列第(n+1)Y结构的顶端和分岔口之间；且第iY结构列的第mY结构的分岔口与第(i+1)Y结构列第nY结构列的分岔口之间的距离在预设范围内。
进一步的，均以每个Y结构列的第一Y结构进行说明，参考图3所示，可以将相邻两列的两个第一Y结构的分岔口之间，在垂直于第一方向X上的距离设置为d，而第一Y结构列41a和第四Y结构列41d的第一Y结构的分岔口在垂直于第一方向X上的距离设置为3d，且第一Y结构列41a的第一Y结构的分岔口和第四Y结构列41d的第二Y结构的分岔口在同一垂直于第一方向X的直线上。
由图3所示的实施例可知，在图2a所述的实施例基础上，更加的增大了获得具有Y结构分岔口的测试片的几率，进而通过对测试片进行测量，以获取基材经过光刻工艺后的刻蚀情况，进而通过对合格的基材进行筛选后，提高后续生产的合格率
本申请实施例还提供了一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法，应用于上述实施例提供的基材，结合图4和图5所示，对本申请实施例提供的方法进行详细描述。
参考图4所示，本申请实施例提供的一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法的流程图，其中，方法包括：
S1、提供一基材。
包括：衬底；位于衬底表面的第一包层；以及，位于第一包层表面的芯层，基材包括至少一个测量区域，测量区域内的芯层包括：沿第一方向排列的多列Y结构列，每列Y结构列包括多个Y结构；其中，第iY结构列的第mY结构与第(i+1)Y结构列第nY结构，在沿第一方向上具有部分交叠区域，i、m和n均为正整数。
S2、对测量区域切片。
沿第二方向对至少一个测量区域进行多次切片。
优选的，第一方向与第二方向相互垂直，保证切片获得的具有Y结构的分岔口的测试片的数量多。
S3、选取测试片。
选取经过切片后得到的第一测试片，第一测试片包括有Y结构的分岔口。
需要说明的是，符合测试要求的测试片，即为包括有Y结构的分岔口的测试片，更进一步的说为测试的Y结构的两个分支的长短在预设范围内。
S4、测量测试片。
测量第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度，另外，还可以通过测试片分析刻蚀剖面是否符合要求等。具体的，采用电子显微镜测量第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度。
为了保证测量数据更加的精确，参考图5所示，为本申请实施例提供的另一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法的流程图，其中，图5所示的方法在图4所示方法后实施，具体包括：
在图4所示的步骤S4后，即测量所述第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度后，还包括：
S5、选取多个测试片。
选取经切片后得到的第二测试片～第j测试片，第二测试片～第j测试片均包括有Y结构的分岔口，j为至少为2的整数；
S6、测量多个测试片。
测量第二测试片～第j测试片的Y结构分岔口刻蚀深度；
S7、取均值。
获取第一测试片～第j测试片的所有Y结构分岔口刻蚀深度的平均值。
选取更多的测试片，通过电子显微镜或其他设备，对选取的所有的测试片的Y结构分岔口的刻蚀深度进行测量，将得到的所有刻蚀深度数值取平均值，提高测量的精度。
本申请实施例提供的测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法及基材，包括衬底，位于衬底表面的第一包层；以及，位于第一包层表面的芯层，基材包括至少一个测量区域，测量区域内的芯层包括：沿第一方向排列的多列Y结构列，每列Y结构列包括多个Y结构；其中，所述第iY结构列的第mY结构与所述第(i+1)Y结构列第nY结构，在沿所述第一方向上具有部分交叠区域，i、m和n均为正整数。
由上述内容可知，通过一Y结构列中的Y结构和相邻的一Y结构列中的Y结构之间形成交叠区域。使得当在测量Y结构的分岔口刻蚀深度时，增加了对该区域进行切片时，得到的包括有Y结构分岔口的测试片的概率，进而对测试片进行测量以得到Y结构的分岔口刻蚀深度。另外，当每列Y结构列的Y结构数量增多时，在切片过程中能够得到更多的合格测试片，以便对Y结构的分岔口刻蚀深度进行测量。并且，还可以通过该测试片对Y结构分岔口的剖面刻蚀效果进行测量。

Claims (10)

1.一种基材，用于制作平面光波导芯片，包括：衬底；
位于所述衬底表面的第一包层；
以及，位于所述第一包层表面的芯层，其特征在于，所述基材包括至少一个测量区域，所述测量区域内的芯层包括：
沿第一方向排列的多列Y结构列，每列Y结构列包括多个Y结构；
其中，所述第iY结构列的第mY结构与所述第(i+1)Y结构列第nY结构，在沿所述第一方向上具有部分交叠区域，i、m和n均为正整数。
2.根据权利要求1所述的基材，其特征在于，所述第iY结构列的第mY结构的顶端，位于所述第(i+1)Y结构列第nY结构的顶端和分岔口之间。
3.根据权利要求2所述的基材，其特征在于，所述第iY结构列的第mY结构的分岔口位于所述第(i+1)Y结构列第(n+1)Y结构的顶端和分岔口之间。
4.根据权利要求3所述的基材，其特征在于，所述第iY结构列的第mY结构的分岔口与所述第(i+1)Y结构列第nY结构列的分岔口之间的距离在预设范围内。
5.根据权利要求1所述的基材，其特征在于，所述至少一个测量区域位于所述多个平面光波导芯片之间的切割道。
6.根据权利要求5所述的基材，其特征在于，所述第一方向与所述切割道的延伸方向垂直。
7.一种测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法，其特征在于，应用于权利要求1～6任意一项所述的基材，包括：
提供一所述基材；
沿第二方向对所述至少一个测量区域进行多次切片；
选取经切片后得到的第一测试片，所述第一测试片包括有Y结构的分岔口；
测量所述第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度。
8.根据权利要求7所述的测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法，其特征在于，所述测量所述第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度，包括：
采用电子显微镜测量所述第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度。
9.根据权利要求7所述的测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
10.根据权利要求7所述的测量Y结构分岔口刻蚀深度的方法，其特征在于，在所述测量所述第一测试片的Y结构分岔口刻蚀深度后，还包括：
选取经切片后得到的第二测试片～第j测试片，所述第二测试片～第j测试片均包括有Y结构的分岔口，j为至少为2的整数；
测量所述第二测试片～第j测试片的Y结构分岔口刻蚀深度；
获取所述第一测试片～第j测试片的所有Y结构分岔口刻蚀深度的平均值。
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