CN115016059B - 波分复用装置、波分解复用装置及其制备方法 - Google Patents

波分复用装置、波分解复用装置及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种波分复用装置、波分解复用装置及其制备方法，该波分复用装置的制备方法包括：获取SOI衬底；利用光刻工艺，对顶层硅的第二预设区域进行刻蚀，形成光栅图形；在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。本申请通过控制光栅相对波导位置的偏差，来提高中心波长的控制精度，可以降低制备成本，降低工艺难度。

Description

波分复用装置、波分解复用装置及其制备方法
技术领域
本申请涉及光电集成技术领域，特别涉及一种波分复用装置、波分解复用装置及其制备方法。
背景技术
随着人们对信息传输、处理速度要求的不断提高和多核计算时代的来临，基于金属的电互连将会由于过热、延迟、电子干扰等缺陷成为发展瓶颈。而采用光互连来取代电互连，可以有效解决这一难题。在光互连的具体实施方案中，硅基光互连以其无可比拟的成本和技术优势成为首选。硅基光互连既能发挥光互连速度快、带宽大、抗干扰、功耗低等优点，又能充分利用微电子标准CMOS工艺成熟、高密度集成、高成品率、成本低廉等优势，其发展必将推动新一代高性能计算机、数据通信系统，智能传感，激光雷达，和其他物联网应用的发展，有着广阔的市场应用前景。
硅基光互连的核心技术是在硅基上实现各种光电功能的器件，如波分复用收发装置，波分复用收发装置是波分复用（wavelength division multiplexing，WDM）技术的关键器件，在光纤通信应用中有广泛的应用。波分复用收发装置包括集成在同一SOI（siliconon insulator）晶圆上的光波导（waveguide）、光波复用器（MUX）/光波解复用器（DeMUX）、光电探测器（detector）、调制器（modulator）、光膜转换器（mode transformer）等元器件。
相关技术中，在制备波分复用收发装置时，通过调控波导层的厚度，来实现对波分复用收发装置的中心波长的控制，其中，波导层的厚度即SOI晶圆的顶层硅的厚度。举一个典型的例子，1纳米顶层硅的厚度变化可以造成波分复用收发装置1纳米的中心波长的变化。但是，为了使中心波长控制精度小于1纳米，需要达到SOI晶圆顶层硅的厚度控制精度小于1纳米的要求，这对于SOI晶圆顶层硅的厚度控制具有极端的技术挑战；同时，进一步提升SOI顶层硅厚度精度会造成SOI晶圆价格急速增加，从而使得波分复用收发装置的制造成本增加。
发明内容
本申请实施例提供了一种波分复用装置、波分解复用装置及其制备方法，通过控制光栅相对波导位置的偏差，来提高中心波长的控制精度，可以降低器件的制备成本，降低工艺难度。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种波分复用装置的制备方法，包括：
获取SOI衬底；SOI衬底包括顶层硅；
于顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
利用光刻工艺，对顶层硅的第二预设区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分复用装置；在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
可选的，方法还包括：于顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
可选的，利用光刻工艺，对顶层硅进行刻蚀，形成光栅图形之前，包括：
于顶层硅上沉积硬掩膜层；
对硬掩膜层进行干法刻蚀，以露出部分顶层硅。
可选的，光栅图形的材料为硅；
光波导的材料为硅、氮化硅、氧化硅、锗、锗硅中的任一种。
可选的，光栅图形为阶梯（Echelle）光栅；
或者；
光栅图形为阵列波导（AWG）光栅。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种波分复用装置的制备方法，包括：
获取SOI衬底；SOI衬底包括顶层硅；
对顶层硅进行预刻蚀，形成第二预设区域；
在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，并进行平整化，形成待刻蚀光栅图形区域；
于顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
利用光刻工艺，对待刻蚀光栅图形区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分复用装置；在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
可选的，方法还包括：于顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
可选的，在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，包括：
通过低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子增强型化学气相沉积（PECVD）、高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）中的任一种方式在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅。
根据本申请实施例的第三方面，提供一种波分复用装置，通过本申请实施例第一方面或第二方面的制备方法制备得到。
根据本申请实施例的第四方面，提供一种波分解复用装置的制备方法，包括：
获取SOI衬底；SOI衬底包括顶层硅；
于顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
利用光刻工艺，对顶层硅的第二预设区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分解复用装置；在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
可选的，方法还包括：于顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
可选的，光栅图形的材料为硅；
光波导的材料为硅、氮化硅、氧化硅、锗、锗硅中的任一种。
可选的，光栅图形为阶梯（Echelle）光栅；
或者；
光栅图形为阵列波导（AWG）光栅。
根据本申请实施例的第五方面，提供一种波分解复用装置的制备方法，包括：
获取SOI衬底；SOI衬底包括顶层硅；
对顶层硅进行预刻蚀，形成第二预设区域；
在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，并进行平整化，形成待刻蚀光栅图形区域；
于顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
利用光刻工艺，对待刻蚀光栅图形区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分解复用装置；在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
可选的，方法还包括：于顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
根据本申请实施例的第六方面，提供一种波分解复用装置，通过本申请实施例第四方面或第五方面的制备方法制备得到。
本申请实施例提供的波分复用装置、波分解复用装置及其制备方法具有如下有益效果：
波分复用装置的制备方法包括：获取SOI衬底；SOI衬底包括顶层硅；于顶层硅上的第一预设区域制备光波导；利用光刻工艺，对顶层硅的第二预设区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分复用装置；在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。本申请通过控制光栅相对波导位置的偏差，来提高中心波长的控制精度，可以降低器件的制备成本，降低工艺难度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种波分复用装置的制备方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种波分复用装置的同功能区域的位置示意图；
图3是本申请实施例提供的一种波分复用装置的制备方法的流程示意图；
图4是本申请实施例提供的一种波分复用装置的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种波分复用装置的结构示意图；
图6（a）、图6（b）是本申请实施例提供的一种波分复用装置的制备过程示意图；
图7是本申请实施例提供的另一种波分复用装置的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的一种波分解复用装置的同功能区域的位置示意图；
图9是本申请实施例提供的一种波分解复用装置的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的另一种波分解复用装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例提供了一种波分复用装置、波分解复用装置及其制备方法，通过控制光栅相对波导位置的偏差，来提高中心波长的控制精度，可以降低器件的制备成本，降低工艺难度。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种波分复用装置的制备方法的流程示意图，如图1所示，波分复用装置的制备方法包括：
在步骤S101中，获取SOI衬底；SOI衬底包括顶层硅。
在步骤S103中，于顶层硅上的第一预设区域制备光波导。
在步骤S105中，利用光刻工艺，对顶层硅的第二预设区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分复用装置。
其中，在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
相关技术中，在制备波分复用装置时，通过调控SOI顶层硅的厚度来实现对波分复用装置的中心波长的精度的控制，而对于硅光使用的顶层硅的厚度220 nm 来说，通常实现+/- 2%的厚度容差已经比较挑战。2%的厚度容差是4.4 nm, +/- 2%的厚度范围区间是8.8nm，接近9 nm。这意味着目前波分复用装置的中心波长控制精度是9 nm。当前任何技术在+/- 2%的厚度容差的水平基础进一步提升SOI顶层硅厚度精度都会造成SOI价格急速增加，从而导致波分复用装置的制造成本增加。
本申请实施例中，考虑到光栅的中心波长是受光栅图形的位置控制的。请参阅图2，图2是一种波分复用装置的顶部不同功能区域的位置示意图，如图2所示，改变光栅图形位置相当于改变输入或输出端波导位置，从而可以通过对初始光栅图形位置进行偏移来改变波分复用装置的中心波长，实现对中心波长的调控。光栅图形位置的精度由晶圆工艺中的光刻工艺决定，利用现代光刻机的精度可以精准控制光栅图形位置。
相应的，在确定所需的光栅中心波长
Figure 507216DEST_PATH_IMAGE001
，以及该所需的光栅中心波长
Figure 280000DEST_PATH_IMAGE001
对应的目标顶层硅厚度
Figure 820703DEST_PATH_IMAGE002
后，通过步骤S103，在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息（x，y），确定初始位置信息（x，y）对应的实际顶层硅厚度T；根据所需的光栅中心波长
Figure 854387DEST_PATH_IMAGE001
对应的目标顶层硅厚度
Figure 455132DEST_PATH_IMAGE002
和实际顶层硅厚度T，确定厚度偏差值
Figure 449633DEST_PATH_IMAGE003
；再根据厚度偏差值
Figure 794027DEST_PATH_IMAGE004
确定中心波长偏移量
Figure 698529DEST_PATH_IMAGE005
，确定中心波长偏移量
Figure 735755DEST_PATH_IMAGE005
对应的光栅图形位置偏移量
Figure 951973DEST_PATH_IMAGE006
；根据初始位置信息（x，y）和光栅图形位置偏移量
Figure 723226DEST_PATH_IMAGE006
，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息（x0，y0）；基于目标刻蚀位置信息（x0，y0）进行刻蚀处理，以得到光栅图形。如此，可以通过对初始光栅图形位置进行偏移，来弥补实际顶层硅厚度偏差导致的中心波长的偏差，从而提高中心波长的控制精度。
一种可选的实施例中，制备方法还可以包括：于顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
一种可选的实施例中，光栅图形的材料为硅；光波导的材料为硅、氮化硅、氧化硅、锗、锗硅中的任一种。
一种可选的实施例中，光栅图形为阶梯（Echelle）光栅；或者；光栅图形为阵列波导（AWG）光栅。
一种可选的实施例中，制备方法还包括：当光栅图形为Echelle光栅时，在Echelle光栅的锯齿侧面沉积反射膜；反射膜可以减少透射。
本申请实施例通过控制光栅图形相对波导位置的偏差，可以实现不同应用场景中不同中心波长精度范围的控制；在一般应用场景中，可以实现中心波长精度范围小于5 纳米、2纳米或者1纳米；在精度要求较高的场景中应用时，可以实现中心波长精度范围小于0.1 纳米。
本申请实施例还提供了另一种波分复用装置的制备方法，如图3所示，包括以下步骤：
在步骤S301中，获取SOI衬底；SOI衬底包括顶层硅；
在步骤S303中，对顶层硅进行预刻蚀，形成第二预设区域；
在步骤S305中，在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，并进行平整化，形成待刻蚀光栅图形区域；
在步骤S307中，于顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
在步骤S309中，利用光刻工艺，对待刻蚀光栅图形区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分复用装置；
其中，在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
本申请实施例中，上述步骤S301~S309与上述S101~105基于同样地原理，都是通过控制光栅图形的位置以实现提高中心波长的控制精度；不同的是，通过上述步骤S301~S309制备得到的波分复用装置中光栅图形的材料为氮化硅或氧化硅，而S101~105制备得到的波分复用装置中光栅图形的材料为硅。实际应用中，可以根据需求来确定使用S301~S309或S101~105来制备波分复用装置。
一种可选的实施例中，制备方法还包括：于顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
一种可选的实施例中，上述在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，包括：
通过低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子增强型化学气相沉积（PECVD）、高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）中的任一种方式在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅。
本申请实施例还提供了一种波分复用装置，通过上述任一波分复用装置的制备方法实施例制备得到。
一种可选的实施例中，如图4所示，图4是本申请实施例提供的一种波分复用装置的结构示意图，波分复用装置包括光源1、调制器2、输入波导3、设有阶梯（Echelle）光栅的平板区域4、输出波导5；光源1、调制器2、输入波导3、设有Echelle光栅的平板区域4、输出波导5均基于同一SOI衬底制备。波分复用装置的原理：不同光源1经过对应的调制器2调制后通过输入波导3进入平板区域4，通过平板区域4内的Echelle光栅，将不同波长的光信号组合起来(复用),通过输出波导5耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输。其中，平板区域4在形成Echelle光栅后，会出现一形状与Echelle光栅配合的沟槽，若基于初始位置信息（x，y）进行光刻，最终形成的沟槽如实线所示，在对光栅图形位置进行偏移后，基于目标位置信息（x0，y0）进行光刻后形成的沟槽如虚线所示。
图5是本申请实施例提供的一种波分复用装置的结构示意图，该波分复用装置基于上述制备方法实施例中的步骤S101~105制备得到；图5中示出的是上述实施例的波分复用装置的截面图，该截面为图4中沿A-A’方向的截面；如图5所示，对顶层硅1进行光刻后，得到光栅图形11，光栅图形11可以是阶梯（Echelle）光栅图形，光栅图形11为硅材料。
图6（a）、图6（b）是本申请实施例提供的另一种波分复用装置的制备过程示意图，该波分复用装置基于上述制备方法实施例中的步骤S301~311制备得到；图6（a）、图6（b）中示出的是图5中沿A-A’方向的截面。具体的，在所需制备的光栅图形的材料为非硅电介质材料时，如图6（a）所示，首先对顶层硅进行预刻蚀，形成第二预设区域10；于第二预设区域10填充材料，材料可以包括氮化硅或氧化硅，形成待刻蚀光栅图形区域；如图6（b）所示，利用光刻工艺，对待刻蚀光栅图形区域进行刻蚀，形成光栅图形11’。
需要说明的是，以上图2~5、图6（a）、图6（b）中涉及光栅图形的均以Echelle光栅进行示例，但本申请不限定光栅的具体结构，光栅图形的改变不会引起中心波长的控制精度改变；因而，在本申请其他实施例中，光栅图形还可以是阵列波导（AWG）光栅。
另一种可选的实施例中，如图7所示，图7是本申请实施例提供的另一种波分复用装置的结构示意图，波分复用装置包括光源1、调制器2、输入波导3、AWG光栅4、输出波导5；光源1、调制器2、输入波导3、AWG光栅4、输出波导5均基于同一SOI衬底制备;该实施例的波分复用装置的原理与上述实施例相同，此处不再赘述。
一种可选的实施例中，上述利用光刻工艺，对顶层硅进行刻蚀，形成光栅图形之前，可以包括以下步骤：
在步骤S1021中，于顶层硅上沉积硬掩膜层；
在步骤S1023中，对硬掩膜层进行干法刻蚀，以露出部分顶层硅。
其中，硬掩膜层用于对待刻蚀区域周围的顶层硅进行保护，露出部分的顶层硅通过光刻等工序处理后得到能够实现特定功能的器件。如光栅图形可以用于实现对光波进行合成或分解。
本申请实施例中，在确定出光栅图形位置偏移量
Figure 341289DEST_PATH_IMAGE006
后，采用何种光刻机的对准方法可以根据实际情况进行选择；例如，根据光栅图形位置偏移量
Figure 814996DEST_PATH_IMAGE006
，可以预先设置不同的对准组（alignment tree），选择相应的对准组实现光刻机的对准。
此外，本申请实施例可以基于3 微米SOI（厚硅）、220 纳米SOI（薄硅）或者SiN（薄硅）等任一种材料采用上述实施例所述的波分复用装置的制备方法，制备得到波分复用装置。
本申请实施例还提供一种波分解复用装置的制备方法，波分解复用装置的制备方法可以参照波分复用装置的制备方法的实施例，波分解复用装置的制备方法包括以下步骤：
在步骤S801中，获取SOI衬底；SOI衬底包括顶层硅；
在步骤S803中，于顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
在步骤S805中，利用光刻工艺，对顶层硅的第二预设区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分解复用装置；
其中，在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
本申请实施例中，波分解复用装置与波分复用装置的制备工艺流程大致相同，同样地，通过对初始光栅图形位置进行偏移，来弥补实际顶层硅厚度偏差导致的中心波长的偏差，从而提高波分解复用装置的中心波长的控制精度。
一种可选的实施例中，制备方法还包括：于顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
一种可选的实施例中，光栅图形为阶梯（Echelle）光栅；或者；光栅图形为阵列波导（AWG）光栅。
以光栅图形是AWG光栅为例。如图8所示，改变AWG光栅图形位置相当于改变输入或输出波导位置，从而可以通过对AWG光栅图形位置进行偏移，来改变波分解复用装置的中心波长，实现对中心波长的调控。
本申请实施例通过控制光栅图形相对波导位置的偏差，可以实现不同应用场景中不同中心波长精度范围的控制；在一般应用场景中，可以实现中心波长精度范围小于5 纳米、2纳米或者1纳米；在精度要求较高的场景中应用时，可以实现波分解复用装置的中心波长精度范围小于0.1 纳米。
本申请实施例还提供了另一种波分解复用装置的制备方法，包括以下步骤：
在步骤S901中，获取SOI衬底；SOI衬底包括顶层硅；
在步骤S903中，对顶层硅进行预刻蚀，形成第二预设区域；
在步骤S905中，在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，并进行平整化，形成待刻蚀光栅图形区域；
在步骤S907中，于顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
在步骤S909中，利用光刻工艺，对待刻蚀光栅图形区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分解复用装置；
其中，在光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据初始位置信息和光栅图形位置偏移量，确定光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
本申请实施例中，上述步骤S901~S909与上述S801~805基于同样地原理，都是通过控制光栅图形的位置以实现提高中心波长的控制精度；不同的是，通过上述步骤S901~S909制备得到的波分解复用装置中光栅图形的材料为氮化硅或氧化硅，而S801~805制备得到的波分解复用装置中光栅图形的材料为硅。实际应用中，可以根据需求来确定使用S901~S909或S801~805来制备波分解复用装置。
一种可选的实施例中，制备方法还包括：于顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
一种可选的实施例中，上述在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，包括：
通过低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子增强型化学气相沉积（PECVD）、高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）中的任一种方式在第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅。
本申请实施例还提供了一种波分复用装置，通过上述任一波分复用解装置的制备方法实施例制备得到。
一种可选的实施例中，如图9所示，图9是本申请实施例提供的一种波分解复用装置的结构示意图，包括输入波导1、AWG光栅2、输出波导3、探测器4；其中输入波导1、AWG光栅2、输出波导3、探测器4均基于同一SOI衬底制备；波分解复用装置的原理：通过输入波导1接收组合的光信号，该组合的光信号包括多个不同波长的光信号，通过AWG光栅2将组合的光信号分开（解复用），然后送到不同的探测器4中进行后续的处理。
另一种可选的实施例中，如图10所示，图10是本申请实施例提供的另一种波分解复用装置的结构示意图，包括输入波导1、设有Echelle光栅的平板区域2、输出波导3、探测器4；其中输入波导1、设有Echelle光栅的平板区域2、输出波导3、探测器4均基于同一SOI衬底制备；该实施例的波分解复用装置的原理与上述实施例相同，此处不再赘述。
一种可选的实施例中，上述利用光刻工艺，对顶层硅进行刻蚀，形成光栅图形之前，可以包括以下步骤：
于顶层硅上沉积硬掩膜层；
对硬掩膜层进行干法刻蚀，以露出部分顶层硅。
其中，硬掩膜层用于对待刻蚀区域周围的顶层硅进行保护，露出部分的顶层硅通过光刻等工序处理后得到能够实现特定功能的器件。如光栅图形可以用于实现对光波进行合成或分解。
本申请实施例中，波分复用装置、波分解复用装置及其制备方法的实施例均基于同样地申请构思。
需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种波分复用装置的制备方法，其特征在于，包括：
获取SOI衬底；所述SOI衬底包括顶层硅；
于所述顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
利用光刻工艺，对所述顶层硅的第二预设区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分复用装置；在所述光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定所述初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和所述实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据所述厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定所述中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据所述初始位置信息和所述光栅图形位置偏移量，确定所述光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于所述目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
2.根据权利要求1所述的波分复用装置的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
于所述顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的波分复用装置的制备方法，其特征在于，所述利用光刻工艺，对所述顶层硅进行刻蚀，形成光栅图形之前，包括：
于所述顶层硅上沉积硬掩膜层；
对所述硬掩膜层进行干法刻蚀，以露出部分所述顶层硅。
4.根据权利要求1所述的波分复用装置的制备方法，其特征在于，所述光栅图形的材料为硅；
所述光波导的材料为硅、氮化硅、氧化硅、锗、锗硅中的任一种。
5.根据权利要求1所述的波分复用装置的制备方法，其特征在于，所述光栅图形为阶梯（Echelle）光栅；
或者；
所述光栅图形为阵列波导（AWG）光栅。
6.一种波分复用装置的制备方法，其特征在于，包括：
获取SOI衬底；所述SOI衬底包括顶层硅；
对所述顶层硅进行预刻蚀，形成第二预设区域；
在所述第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，并进行平整化，形成待刻蚀光栅图形区域；
于所述顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
利用光刻工艺，对所述待刻蚀光栅图形区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分复用装置；在所述光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定所述初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和所述实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据所述厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定所述中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据所述初始位置信息和所述光栅图形位置偏移量，确定所述光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于所述目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
7.根据权利要求6所述的波分复用装置的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：于所述顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的波分复用装置的制备方法，其特征在于，所述在所述第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，包括：
通过低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子增强型化学气相沉积（PECVD）、高密度等离子体化学气相沉积（HDP-CVD）中的任一种方式在所述第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅。
9.一种波分复用装置，其特征在于，通过权利要求1-5或6-8中任一项所述的制备方法制备得到。
10.一种波分解复用装置的制备方法，其特征在于，包括：
获取SOI衬底；所述SOI衬底包括顶层硅；
于所述顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
利用光刻工艺，对所述顶层硅的第二预设区域进行刻蚀，形成光栅图形；得到波分解复用装置；在所述光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定所述初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和所述实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据所述厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定所述中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据所述初始位置信息和所述光栅图形位置偏移量，确定所述光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于所述目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
11.根据权利要求10所述的波分解复用装置的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：于所述顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
12.根据权利要求10所述的波分解复用装置的制备方法，其特征在于，所述光栅图形的材料为硅；
所述光波导的材料为硅、氮化硅、氧化硅、锗、锗硅中的任一种。
13.根据权利要求10所述的波分解复用装置的制备方法，其特征在于，所述光栅图形为阶梯（Echelle）光栅；
或者；
所述光栅图形为阵列波导（AWG）光栅。
14.一种波分解复用装置的制备方法，其特征在于，包括：
获取SOI衬底；所述SOI衬底包括顶层硅；
对所述顶层硅进行预刻蚀，形成第二预设区域；
在所述第二预设区域中填充氮化硅或氧化硅，并进行平整化，形成待刻蚀光栅图形区域；
于所述顶层硅上的第一预设区域制备光波导；
利用光刻工艺，对所述待刻蚀光栅图形区域进行刻蚀，形成光栅图形，得到波分解复用装置；在所述光刻工艺中，根据待刻蚀的光栅图形的初始位置信息，确定所述初始位置信息对应的实际顶层硅厚度；根据所需的光栅中心波长对应的目标顶层硅厚度和所述实际顶层硅厚度，确定厚度偏差值；根据所述厚度偏差值确定中心波长偏移量，确定所述中心波长偏移量对应的光栅图形位置偏移量；根据所述初始位置信息和所述光栅图形位置偏移量，确定所述光栅图形的目标刻蚀位置信息；基于所述目标刻蚀位置信息进行刻蚀处理。
15.根据权利要求14所述的波分解复用装置的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：于所述顶层硅上的第三预设区域制备探测器和光膜转换器中的至少一种。
16.一种波分解复用装置，其特征在于，通过权利要求10-13或14-15中任一项所述的制备方法制备得到。
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