CN1746708A - 掩埋型玻璃光波导器件的制作方法 - Google Patents

掩埋型玻璃光波导器件的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种掩埋型玻璃光波导器件的制作方法。该方法是在玻璃表面采用真空蒸发或溅射方法淀积一层金属薄膜，利用光刻工艺刻出光波导图形，形成离子交换掩膜；将刻好的玻璃片放入交换源中，利用离子交换技术在玻璃衬底表面形成光波导；放入硝酸钠融盐中在电场下进行电场辅助离子交换；交换后的玻璃表面用射频溅射或者等离子增强化学气相淀积方法淀积一层二氧化硅层，形成掩埋型波导。本发明用玻璃作为衬底材料利用离子交换技术制作光波导器件不仅材料价格低，而且具有制作技术简单、制作工艺简单成熟、器件损耗低、与光的偏振无关、容易集成，并且由于玻璃的折射率与光纤折射率相近，易于与光纤耦合等优点。

Description

掩埋型玻璃光波导器件的制作方法
技术领域
本发明涉及一种基于玻璃衬底的掩埋型玻璃光波导器件的制作方法。
背景技术
目前光波导器件如：光源/接收器(探测器)、调制/解调器、波分复用/解复用器、光开关/光功分器、光放大器/衰减器、光滤波器、干涉器等在光网络中都占有重要地位。所使用的材料有很多，它们以不同结构和原理实现一种或多种上述器件。这些材料主要包括III-V族化合物半导体材料、LiNbO3材料、SOI(silicon on isolator)、Si、SiO2、玻璃、有机聚合物等。
在上述的这些材料中，化合物半导体材料、LiNbO3材料是晶体材料，制成的光器件与偏振有关，而且材料本身的折射率高，与光纤耦合复杂；SOI等材料制备工艺复杂、技术难度大、成本较高。就制作工艺来说，SOI、SiO2等材料需要用到低压化学气相淀积或火焰水解技术，以及干法刻蚀技术，其设备复杂、价格昂贵；化合物半导体材料则需要多层外延和刻蚀工艺，不仅技术复杂、难度大，而且价格昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于玻璃离子交换技术的制作掩埋型光波导器件的制作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在玻璃表面采用真空蒸发或溅射方法淀积一层金属薄膜，该金属薄膜为铝薄膜或钛薄膜，利用光刻工艺刻出光波导图形，形成离子交换掩膜；利用离子交换技术在玻璃衬底表面形成光波导；电场辅助离子交换；该方法的步骤如下：
1)利用离子交换技术在玻璃衬底表面形成光波导
首先将硝酸钠与硝酸钾按摩尔比2∶1的比例混合后，再与硝酸银按摩尔比99∶0.5～1的比例混合配好离子交换源，把配好的离子交换源放入高温炉中烘烤不少于4小时，温度为200～250℃；然后把刻好波导图形的玻璃片放入交换源中，升高炉温到360～400℃进行离子交换，时间为6～12小时，最后取出玻璃片冷却至常温；
2)电场辅助离子交换
为了使离子交换形成的波导在截面上接近于圆形，把交换后的玻璃用腐蚀液去掉金属掩膜，放入硝酸钠融盐中在电场下进行电场辅助离子交换，温度为350～380℃，时间为2～6小时，电场为50～150V/mm，正极为有图形的一面；交换结束后取出玻璃片冷却至常温；
3)淀积二氧化硅层
为使波导能埋入内部，在进行以上两次交换后的玻璃表面用射频溅射或者等离子增强化学气相淀积方法淀积一层二氧化硅层，使这层二氧化硅层的折射率等于或低于衬底玻璃的折射率，厚度为不少于6μm，形成掩埋型波导。
本发明具有的有益效果是：用玻璃作为衬底材料利用离子交换技术制作光波导器件不仅材料价格低，而且具有制作技术简单、制作工艺简单成熟、器件损耗低、与光的偏振无关、容易集成，并且由于玻璃的折射率与光纤折射率相近，易于与光纤耦合等优点。
附图说明
附图是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示，为了制作一个掩埋型玻璃光波导器件，其工艺步骤如下：
1.清洗玻璃片(光学玻璃或者钠钙玻璃)并烘干后，在玻璃片上采用常规的真空蒸发工艺均匀蒸镀上一层厚度约为200nm～300nm的金属铝层；
2.光刻：在玻璃片上均匀地涂上光刻胶，前烘之后，利用1×2功分器的光刻版进行曝光，曝光后将玻璃片置入显影液中显影得到清晰的波导图形，最后放入烘箱坚膜；
3.腐蚀铝膜：用铝腐蚀液对玻璃片进行刻蚀，刻蚀出清晰的波导图形，并去除光刻胶，用去离子水清洗、烘干；
4.离子交换：将硝酸钠与硝酸钾按摩尔比2∶1的比例混合后，再与硝酸银按摩尔比99∶0.5的比例混合配好离子交换源，把配好的离子交换源放入高温炉中烘烤4小时，温度为200℃；然后把刻好波导图形的玻璃片放入交换源中，升高炉温到360℃进行离子交换，时间为12小时。最后取出玻璃片冷却至常温，并清洗干净。
5.电场辅助离子交换：去除玻璃表面的金属铝膜，清洗并烘干；在250℃下烘烤硝酸钠4小时，然后放入玻璃片，使玻璃片的正反面电绝缘，并在玻璃的有图形侧加上电源正极，无图形侧加上电源负极。升高炉温到350℃，加电场150V/mm，交换6小时，取出洗净；
6.采用射频溅射或者等离子增强化学气相淀积(PECVD)方法在清洁的经过两次离子交换的玻璃片正面(有波导面)淀积一层厚度为6微米以上的二氧化硅层，并在350℃左右进行退火处理。通过调节沉积室的气氛和压力来控制二氧化硅层的折射率，使二氧化硅层的折射率小于或等于玻璃片的折射率。
实施例2：
如图1所示，为了制作一个掩埋型玻璃光波导器件，其工艺步骤如下：
1.清洗玻璃片(光学玻璃或者钠钙玻璃)并烘干后，在玻璃片上采用常规的真空蒸发工艺均匀蒸镀上一层厚度约为300nm～400nm的金属铝层；
2.光刻：在玻璃片上均匀地涂上光刻胶，前烘之后，利用1×2功分器的光刻版进行曝光，曝光后将玻璃片置入显影液中显影得到清晰的波导图形，最后放入烘箱坚膜；
3.腐蚀铝膜：用铝腐蚀液对玻璃片进行刻蚀，刻蚀出清晰的波导图形，并去除光刻胶，用去离子水清洗、烘干；
4.离子交换：将硝酸钠与硝酸钾按摩尔比2∶1的比例混合后，再与硝酸银按摩尔比99∶1的比例混合配好离子交换源，把配好的离子交换源放入高温炉中烘烤4小时，温度为250℃；然后把刻好波导图形的玻璃片放入交换源中，升高炉温到400℃进行离子交换，时间为6小时。最后取出玻璃片冷却至常温，并清洗干净。
5.电场辅助离子交换：去除玻璃表面的金属铝膜，清洗并烘干；在250℃下烘烤硝酸钠4小时，然后放入玻璃片，使玻璃片的正反面电绝缘，并在玻璃的有图形侧加上电源正极，无图形侧加上电源负极。升高炉温到380℃，加电场50V/mm，交换2小时，取出洗净；
6.采用射频溅射或者等离子增强化学气相淀积(PECVD)方法在清洁的经过两次离子交换的玻璃片正面(有波导面)淀积一层厚度为6微米以上的二氧化硅层，并在350℃左右进行退火处理。通过调节沉积室的气氛和压力来控制二氧化硅层的折射率，使二氧化硅层的折射率小于或等于玻璃片的折射率。

Claims (2)

1、一种掩埋型玻璃光波导器件的制作方法，在玻璃表面采用真空蒸发或溅射方法淀积一层金属薄膜，利用光刻工艺刻出光波导图形，形成离子交换掩膜；利用离子交换技术在玻璃衬底表面形成光波导；电场辅助离子交换；其特征在于该方法的步骤如下：
1)利用离子交换技术在玻璃衬底表面形成光波导
首先将硝酸钠与硝酸钾按摩尔比2∶1的比例混合后，再与硝酸银按摩尔比99∶0.5～1的比例混合配好离子交换源，把配好的离子交换源放入高温炉中烘烤不少于4小时，温度为200～250℃；然后把刻好波导图形的玻璃片放入交换源中，升高炉温到360～400℃进行离子交换，时间为6～12小时，最后取出玻璃片冷却至常温；
2)电场辅助离子交换
为了使离子交换形成的波导在截面上接近于圆形，把交换后的玻璃用腐蚀液去掉金属掩膜，放入硝酸钠融盐中在电场下进行电场辅助离子交换，温度为350～380℃，时间为2～6小时，电场为50～150V/mm，正极为有图形的一面；交换结束后取出玻璃片冷却至常温；
3)淀积二氧化硅层
为使波导能埋入内部，在进行以上两次交换后的玻璃表面用射频溅射或者等离子增强化学气相淀积方法淀积一层二氧化硅层，使这层二氧化硅层的折射率等于或低于衬底玻璃的折射率，厚度为不少于6μm，形成掩埋型波导。
2、根据权利要求1所述的一种掩埋型玻璃光波导器件的制作方法，其特征在于：所述的淀积一层金属薄膜为铝薄膜或钛薄膜。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100383657C (zh) * 2006-06-01 2008-04-23 上海交通大学 铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法
CN102193146A (zh) * 2011-05-26 2011-09-21 浙江大学 一种玻璃基全掩埋式条形光波导堆栈的制作方法
CN102590944A (zh) * 2012-03-31 2012-07-18 上海光芯集成光学股份有限公司 一种用于离子交换的玻璃基材的掩膜工艺
CN102590941A (zh) * 2012-04-05 2012-07-18 上海光芯集成光学股份有限公司 基于玻璃基离子交换掩埋光波导的集成光学芯片及制法
CN102732930A (zh) * 2011-04-14 2012-10-17 上海光芯集成光学股份有限公司 制作玻璃基离子交换光导的方法
CN102736178A (zh) * 2011-04-14 2012-10-17 上海光芯集成光学股份有限公司 一种制备掩埋式光波导的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003215379A (ja) * 2002-01-28 2003-07-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光導波路素子の製造方法
JP2004029600A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光導波路およびその製造方法
JP3898585B2 (ja) * 2002-07-09 2007-03-28 三菱電線工業株式会社 光導波路付き部材の製造方法
DE10309826B4 (de) * 2003-03-05 2009-11-12 Schott Ag Verfahren zum Strukturieren von Phosphatgläsern durch zerstörungsfreien Ionenaustausch, strukturierte Phosphatgläser und deren Verwendung
DE10339837B4 (de) * 2003-08-29 2008-10-02 Schott Ag Feldunterstützter Ionenaustausch aus kontinuierlich aufgebrachten Metallfilmen auf Glassubstraten

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100383657C (zh) * 2006-06-01 2008-04-23 上海交通大学 铒波导放大器制作过程中银离子的使用方法
CN102732930A (zh) * 2011-04-14 2012-10-17 上海光芯集成光学股份有限公司 制作玻璃基离子交换光导的方法
CN102736178A (zh) * 2011-04-14 2012-10-17 上海光芯集成光学股份有限公司 一种制备掩埋式光波导的方法
CN102193146A (zh) * 2011-05-26 2011-09-21 浙江大学 一种玻璃基全掩埋式条形光波导堆栈的制作方法
CN102193146B (zh) * 2011-05-26 2012-10-31 浙江大学 一种玻璃基全掩埋式条形光波导堆栈的制作方法
CN102590944A (zh) * 2012-03-31 2012-07-18 上海光芯集成光学股份有限公司 一种用于离子交换的玻璃基材的掩膜工艺
CN102590941A (zh) * 2012-04-05 2012-07-18 上海光芯集成光学股份有限公司 基于玻璃基离子交换掩埋光波导的集成光学芯片及制法

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