CN115437042B - 一种增透膜及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增透膜及其制作方法，其中增透膜包括：衬底、SiNx薄膜和SiO2薄膜；所述衬底为InP或GaAs；所述SiNx薄膜和所述衬底相接，所述SiO2薄膜和所述SiNx薄膜相接，所述SiO2薄膜设置在所述SiNx薄膜远离所述衬底的一侧。本发明中SiNx薄膜具有张应力，SiO2薄膜具有压应力，通过在SiNx薄膜上再设置一层SiO2薄膜，降低了增透膜的整体应力，使得增透膜不易出现划片裂片等现象，提高了增透膜的使用寿命。

Description

一种增透膜及其制作方法
技术领域
本发明涉及光通讯领域，特别涉及一种增透膜及其制作方法。
背景技术
增透膜又被称为AR膜、增透减反膜；在光通讯探测器领域中，为了减少芯片表面的反射，提高芯片的光电流，即在光照条件下芯片产生的电流，在探测器表面镀上一层增透膜使探测器芯片能够接受更多的光，以提高光电流。
现行业基本上都是采用单层特定厚度SiNx薄膜作为光探测器的增透膜来提高探测器芯片的光吸收率，单层SiNx沉积在探测器芯片表面，可能会因为外部机械力的作用导致薄膜脱落，影响探测器芯片寿命。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种增透膜及其制作方法。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种增透膜，包括：
衬底、SiNx薄膜和SiO2薄膜；
所述衬底为InP或GaAs；
所述SiNx薄膜和所述衬底相接，所述SiO2薄膜和所述SiNx薄膜相接，所述SiO2薄膜设置在所述SiNx薄膜远离所述衬底的一侧。
优选的，所述SiNx薄膜的厚度为160-190nm。
优选的，所述SiNx薄膜的厚度为170nm。
优选的，所述SiO2薄膜的厚度为5-30nm。
优选的，所述SiO2薄膜的厚度为15-25nm。
优选的，所述衬底的一侧为抛磨面，所述SiNx薄膜和所述抛磨面的表面相接。
优选的，所述增透膜的膜系为衬底/SiNx/SiO2。
一种增透膜的制作方法，用于制作如上所述的一种增透膜；
所述方法包括：
S100：对所述衬底的一侧表面进行抛磨处理形成抛磨面；
S200：在所述抛磨面上沉积所述SiNx薄膜；
S300：在所述SiNx薄膜的表面沉积所述SiO2薄膜。
优选的，所述S200步骤中利用等离子增强化学气象沉积方法在所述S100步骤中的所述抛磨面上沉积所述SiNx薄膜；
所述S200步骤的工艺条件为：射频功率为20-50W，5％硅烷气体的流量为100-500ml/min，氨气流量为12-18ml/min，沉积时间为10-15min。
优选的，所述S300步骤中利用等离子增强化学气象沉积方法在所述S200步骤中的所述SiNx薄膜上沉积所述SiO2薄膜；
所述S300步骤的工艺条件为：射频功率为20W-50W，5％硅烷气体流量为100-400ml/min，一氧化二氮气体流量为800-1200ml/min，沉积时间为20-100s。
本发明提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明中SiNx薄膜具有张应力，SiO2薄膜具有压应力，通过在SiNx薄膜上再设置一层SiO2薄膜，降低了增透膜的整体应力，使得在增透膜受到外界机械力的情况下不易脱落，提高了增透膜的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明增透膜结构示意图；
图2为本发明增透膜中SiO2薄膜厚度为10.95nm时的反射率与波长的关系图；
图3为本发明增透膜中SiO2薄膜厚度为17.97nm时的反射率与波长的关系图；
图4为本发明增透膜中SiO2薄膜厚度为28.95nm时的反射率与波长的关系图；
图5为本发明增透膜中SiO2薄膜厚度为0nm时的反射率与波长的关系图。
图中的附图标记分别表示为：
1-衬底；2-SiNx薄膜；3-SiO2薄膜。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
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。
在对本发明实施方式作进一步地详细描述之前，本发明实施例中所涉及的方位名词，如“上部”、“下部”、“侧部”，以图1中所示方位为基准，并不具有限定本发明保护范围的意义。
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
一种增透膜，包括：衬底1、SiNx薄膜2和SiO2薄膜3；衬底1为InP或GaAs；SiNx薄膜2和衬底1相接，SiO2薄膜3和SiNx薄膜2相接，SiO2薄膜3设置在SiNx薄膜2远离衬底1的一侧。
进一步，如图1所示，增透膜的结构包括衬底1、SiNx薄膜2和SiO2薄膜3，SiNx薄膜2设置在衬底1和SiO2薄膜3之间。SiNx薄膜2具有张应力，SiO2薄膜3具有压应力，SiNx薄膜2和SiO2薄膜3的应力方向相反，通过SiNx薄膜2和SiO2薄膜3的叠加改善了原有应力，使增透膜的整体应力减小，使得使增透膜不易出现龟裂的现象，在增透膜受到外界机械力的情况下不易脱落，提高了增透膜的使用寿命。
优选的，SiNx薄膜2的厚度为160-190nm。
优选的，SiNx薄膜2的厚度为170nm。
优选的，SiO2薄膜3的厚度为5-30nm。
优选的，SiO2薄膜3的厚度为15-25nm。
优选的，衬底1的一侧为抛磨面，SiNx薄膜2和抛磨面的表面相接。
优选的，所述增透膜的膜系为衬底/SiNx/SiO2。
一种增透膜的制作方法，用于制作如上所述的一种增透膜，以使增透膜对波长为1310-1550nm的红外光的透射率在97％以上；
方法包括：
S100：对衬底1的一侧表面进行抛磨处理形成抛磨面；
S200：在抛磨面上沉积SiNx薄膜2；
S300：在SiNx薄膜2的表面沉积SiO2薄膜3。
优选的，S200步骤中利用等离子增强化学气象沉积方法在S100步骤中的抛磨面上沉积SiNx薄膜2；S200步骤的工艺条件为：射频功率为20-50W，5％硅烷气体的流量为100-500ml/min，氨气流量为12-18ml/min，沉积时间为10-15min。
进一步，S200步骤的工艺条件还包括：射频频率为13.5MHz，沉积温度为255-285℃，沉积压强为900-1200mTorr。
优选的，S300步骤中利用等离子增强化学气象沉积方法在S200步骤中的SiNx薄膜2上沉积SiO2薄膜3；S300步骤的工艺条件为：射频功率为20W-50W，5％硅烷气体流量为100-400ml/min，一氧化二氮气体流量为800-1200ml/min，沉积时间为20-100s。
进一步，S300步骤的工艺条件还包括：射频频率为13.5MHz，沉积温度为285-315℃，沉积压强为700-900mTorr。
实施例二
如图1所示，本实施例中增透膜包括衬底1、SiNx薄膜2和SiO2薄膜3。
增透膜的制作方法包括：
S100：对衬底1的一侧表面进行抛磨处理形成抛磨面。
S200：在抛磨面上沉积SiNx薄膜2；
其中，利用等离子增强化学气象沉积方法在S100步骤中的抛磨面上沉积SiNx薄膜2的工艺条件为：射频功率为35W，射频频率为13.5MHz，沉积温度为270℃，沉积压强为900-1200mTorr。5％硅烷气体的流量为360ml/min，氨气流量为12ml/min，沉积时间为10-15min。沉积完成后SiNx薄膜2的厚度为165-175nm。
S300：在SiNx薄膜2的表面沉积SiO2薄膜3。
其中，利用等离子增强化学气象沉积方法在S200步骤中的SiNx薄膜2上沉积SiO2薄膜3的工艺条件为：射频功率为35W，射频频率为13.5MHz，沉积温度为300℃，沉积压强为700-900mTorr，5％硅烷气体流量为100-400ml/min，一氧化二氮气体流量为800-1200ml/min，沉积时间为20-100s。其中，通过改变5％硅烷气体流量和一氧化二氮气体流量使沉积的SiO2薄膜3的厚度分别为10.95nm、17.97nm和28.95nm，并对三种SiO2薄膜3厚度下增透膜的应力和反射率进行检测，三种SiO2薄膜3厚度下增透膜的反射率波形图分别如图2、图3和图4所示。同时为了更好的进行对比，对未沉积SiO2薄膜3的增透膜进行应力和反射率检测，此时增透膜的反射率波形图如图5所示。SiO2薄膜3不同厚度下的应力特性和反射特性如表1所示。
表1不同SiO2薄膜厚度下的应力性能及反射性能对比表
Figure GDA0004076943920000051
从图2至图5及表1可以看出，SiO2薄膜3的设置减小了增透膜的应力和反射率，使得增透膜的应力性能和透射性能得到提高，但SiO2薄膜3厚度增加到一定值时，增透膜的反射率减小幅度减小，因此，SiO2薄膜3厚度存在最优值，SiO2薄膜3厚度最好处于15-25nm之间，以使增透膜对波长为1310-1550nm的红外光的透射率在98％以上。
在本发明中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光探测器增透膜，其特征在于，所述增透膜对波长为1310-1550nm的红外光的透射率在98％以上，所述增透膜包括：
衬底、SiNx薄膜和SiO2薄膜；
所述衬底为InP或GaAs；
所述SiNx薄膜和所述衬底相接，所述SiO2薄膜和所述SiNx薄膜相接，所述SiO2薄膜设置在所述SiNx薄膜远离所述衬底的一侧，
所述SiNx薄膜的厚度为160-190nm；
所述SiO2薄膜的厚度为5-30nm。
2.根据权利要求1所述的一种光探测器增透膜，其特征在于，
所述SiNx薄膜的厚度为170nm。
3.根据权利要求1所述的一种光探测器增透膜，其特征在于，
所述SiO2薄膜的厚度为15-25nm。
4.根据权利要求1所述的一种光探测器增透膜，其特征在于，
所述衬底的一侧为抛磨面，所述SiNx薄膜和所述抛磨面的表面相接。
5.根据权利要求1所述的一种光探测器增透膜，其特征在于，
所述增透膜的膜系为衬底/SiNx/SiO2。
6.一种光探测器增透膜的制作方法，其特征在于，用于制作如权利要求1-5任一项所述的一种光探测器增透膜；
所述方法包括：
S100：对所述衬底的一侧表面进行抛磨处理形成抛磨面；
S200：在所述抛磨面上沉积所述SiNx薄膜；
S300：在所述SiNx薄膜的表面沉积所述SiO2薄膜。
7.根据权利要求6所述一种光探测器增透膜的制作方法，其特征在于，
所述S200步骤中利用等离子增强化学气象沉积方法在所述S100步骤中的所述抛磨面上沉积所述SiNx薄膜；
所述S200步骤的工艺条件为：射频功率为20-50W，5％硅烷气体的流量为100-500ml/min，氨气流量为12-18ml/min，沉积时间为10-15min。
8.根据权利要求6所述一种光探测器增透膜的制作方法，其特征在于，
所述S300步骤中利用等离子增强化学气象沉积方法在所述S200步骤中的所述SiNx薄膜上沉积所述SiO2薄膜；
所述S300步骤的工艺条件为：射频功率为20W-50W，5％硅烷气体流量为100-400ml/min，一氧化二氮气体流量为800-1200ml/min，沉积时间为20-100s。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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