FI95843C - Monikerroksisten optisilta siirtymähäviöiltään pienten valomikro-ohjainten valmistusmenetelmä - Google Patents
Monikerroksisten optisilta siirtymähäviöiltään pienten valomikro-ohjainten valmistusmenetelmä Download PDFInfo
- Publication number
- FI95843C FI95843C FI885972A FI885972A FI95843C FI 95843 C FI95843 C FI 95843C FI 885972 A FI885972 A FI 885972A FI 885972 A FI885972 A FI 885972A FI 95843 C FI95843 C FI 95843C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- layer
- sio2
- sublayer
- layers
- light
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 81
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 17
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 4
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 107
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 3
- -1 Si 3 N 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/136—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by etching
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12035—Materials
- G02B2006/12038—Glass (SiO2 based materials)
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12035—Materials
- G02B2006/12061—Silicon
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12097—Ridge, rib or the like
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Description
1 95843
Monikerroksisten optisilta siirtymähäviöiltään pienten valomikro-ohj ainten valmistusmenetelmä
Esillä olevan keksinnön kohteena ovat valomikro-5 ohjaimet, jotka ovat rakenteita, joihin sähkömagneettinen energia on suljettuna tai joissa se kiertää sopivilla tavoilla sähkömagneettisessa kentässä sekä kyseisen mikro-ohjaimen mitoista ja heijastusindekseistä että esiintyvän sähkömagneettisen säteilyn aallonpituudesta riippuen. On 10 tietenkin selvää, että käsite "valomikro-ohjäin" ei ole rajoittunut pelkästään näkyvään valoon, vaan että se voi sisältää myös infrapuna- ja ultraviolettisäteilyt.
Tällaisen valomikro-ohjaimen pääasiallisena ominaisuutena on kyky toimia mahdollisimman pienillä optisil-15 la häviöillä eli toisin sanoen säilyttää ulostulopäässä mahdollisimman samanlainen sähkömagneettinen energia kuin sisäänmenopäässä.
Esillä oleva keksintö kohdistuu yksityiskohtaisemmin tarkastellen sellaisiin mikro-ohjaimiin, joissa käyte-20 tään useita kerroksia. Tällaiset mikro-ohjaimet käsittävät vähintään kolme päällekkäistä kerrosta tehtynä materiaaleista, joista yksi (kolmen kerroksen yhteydessä keskimmäisen kerroksen materiaali) käsittää kahta muuta kerros-materiaalia suuremman heijastusindeksin, jolloin tätä ker-. 25 rosta kutsutaan seuraavassa ohjauskerrokseksi. Nämä eri laiset kerrokset valmistetaan sinänsä tunnetulla tavalla esimerkiksi höyryfaasissa olevan kemiallisen kerrostuman avulla käyttäen apuna plasmaa erityisesti kysymyksen ollessa piidioksidista Si02 (tämä tekniikka tunnetaan ang-30 losaksisissa maissa nimellä PECVD) tai muiden höyryfaasiin . asetetut kemialliset kerrostumat käsittävien menetelmien, kuten liekkihydrolyysin ja höyryfaasiin alhaisessa paineessa asetetun kemiallisen kerrostuman avulla, erityisesti käyttämällä piinitridiä Si3N4 (tätä tekniikkaa kutsutaan 35 anglosaksisissa maissa nimellä LPCVD).
2 95843
Keksintö kohdistuu myös monikerroksisiin rakenteisiin, joita voidaan valmistaa katodisumutuksen tai tyhjössä tapahtuvan haihdutuksen avulla.
Muutoin yleisenä tapana silloin, kun nämä kerrokset 5 ovat pohjakerroksen kaltaisia ja tehtyjä esimerkiksi piidioksidista, on suorittaa heijastusindeksin eron välttämiseksi yhden, useamman tai kaikkien kerrosten vahvistuskäsittely tunnettujen menetelmien avulla, joiden joukosta voidaan mainita kemialliset reaktiot reagoivien kaasujen 10 läsnäollessa, ionikäsittely sekä ionien tai erilaisten atomien diffuusio.
Keksinnön selvemmäksi ymmärtämiseksi selostetaan seuraavassa valomikro-ohjainten tavanomaisten valmistusmenetelmien selvittämistä varten esimerkki mikro-ohjaimen 15 valmistuksesta, jonka perusaineena on piidioksidi, sekä tällaisten mikro-ohjainten sisältämät puutteet ja esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä niiden tehokasta korjaamista varten.
Näiden aikaisemmin tunnettujen mikro-ohjainten val-20 mistusmenetelmien selostuksen yhteydessä viitataan kuvioihin 1-5, jotka esittävät kyseisten tunnettujen menetelmien erilaisia peräkkäisiä valmistusvaiheita.
Kuvio 1 esittää kaavamaisesti esimerkiksi piistä tehtyä alustakerrosta 1, jolle asetetaan tunnetulla taval-25 la kaksi päällekkäistä piidioksidikerrosta, nimittäin esi- • , merkiksi ensimmäinen luonnon piidioksidista tehty kerros 2 ja toinen vahvistettua piidioksidia käsittävä kerros 3. Piidioksidikerroksen 3 heijastusindeksin on oltava kerroksen 2 heijastusindeksiä korkeampi, kerroksen 3 ollessa 30 vahvistettuna vahvistusaineella, joka mahdollistaa piidioksidin heijastusindeksin lisäämisen, kuten esimerkiksi fosforilla, germaniumilla tai titaanilla. Piialustakerros 1 voidaan muuten korvata lasi- tai piikerroksella tai millä tahansa muulla materiaalilla, jonka päälle muut kerrok-35 set voidaan asettaa.
Il 3 95843
Mikro-ohjaimen tunnetun valmistusmenetelmän seu-raava vaihe näkyy kuviossa 2, joka esittää uudelleen edellä mainitut kerrokset 1, 2 ja 3 ja jossa leveydeltään W olevan nauhan muodossa oleva suojapäällyste 4 on asetettu 5 piidioksidikerroksen 4 pinnalle sen myöhemmän kaivertamisen mahdollistamiseksi. Tämän suojapäällysteen materiaalin on oltava nimenomaan valonherkkää hartsia tai metallia.
Kuvio 3 esittää tätä seuraavaa vaihetta, joka käsittää vahvistetun piidioksidikerroksen 3 uurtamisen suo-10 japäällysteen 4 halki, jolloin muodostuu varsinaisesti mikro-ohjaimen ohjauskerros vahvistetusta piidioksidista tehdyn poikkileikkaukseltaan suorakulmaisen tangon 3 muodossa, minkä jälkeen suojapäällyste poistetaan.
Näissä kolmessa kuviossa 1, 2 ja 3 kerroksen 2 hei-15 jastusindeksinä on n ja kerroksen 3 vastaavana indeksinä η+Δηχ.
Seuraavasta kuviosta 4 näkyy viimeinen valmistusvaihe, joka käsittää kuvion 3 mukaisen rakenneyhdistelmän peittämisen uudelleen piidioksidikerroksella 5, jonka hei-20 jastusindeksi on η+Δη2, jolloin Δη2<Δηχ, tai vielä η-Δη2, jolloin tässä tapauksessa Δη2<Δηχ tai Λη2>Δη1. Useimmiten kuitenkin piidioksidikerroksilla 2 ja 5 on sama heijastus-kerroin n ja mikro-ohjaimella 3 heijastuskerroin η+Δη^ jolloin on olennaista, että kaikkien kuvioissa näkyvien 25 kerroksien yhteydessä kerros 3 toimii tehokkaasti ohjaus-kerroksena ja käsittää korkeamman heijastuskerroksen kerrokseen 2 ja 5 verrattuna loistavan sähkömagneettisen aallon haluttua vangitsemista varten. Toisin sanoen kerrokset 2 ja 5 voivat olla yksinkertaisesti vahvistamattomia pii-30 dioksidikerroksia tai jos ne ovat vahvistettuja piidioksi-dikerroksia, ne on tehtävä heikommiksi kuin mikro-ohjaimen muodostava kerros 3. Kerrokset 2 ja 5 voisivat olla myös kerroksia, jotka on tehty piidioksidista ja vahvistettu aineilla, jotka mahdollistavat piidioksidin heijastusin-35 deksin vähenemisen, jolloin tässä tapauksessa kerros 3 voitaisiin tehdä luonnon piidioksidista.
• 95843 4 Tällä tavoin valmistetuissa tunnetuissa valomikro-ohjäimissä esiintyy erilaisia optisia siirtymähäviöitä niiden koostumuksen mukaisesti, jotka ovat kuitenkin usein liian suuria tiettyjä sovellutuksia varten. Näiden mikro-5 ohjainten häviöt lisääntyvät erityisesti sangen voimakkaasti ohjauskerroksen 3 leveyden pienentyessä, ja on erityisen huomattavaa, että kun indeksimuutos Δηχ ohjauskerroksen ja sen vieressä olevien kerrosten välillä on noin 10"3, häviöt kasvavat sangen nopeasti, kun leveys W on 5-10 6 mikrometriä tai sitä pienempi.
Syyt tähän tärkeään häviöiden lisääntymiseen tunnetaan, ja sen aiheuttavat kaksi seuraavaa pääsyytä: yhtäältä ohjauskerroksen uurtamisprosessit johtavat kerrosten 2 ja 3 pintavaurioihin, joiden merkitys on 15 riippuvainen käytetystä uurtomenetelmästä (ioniuurto, reaktiivinen ioniuurto, kemiallinen uurto jne.) sekä myös uurtamisolosuhteista (reaktiivisen ioniuurron yhteydessä käytetyn kaasun luonteesta, kemiallisessa uur-tamisessa käytetyn syövyttävän kemiallisen liuoksen 20 luonteesta jne.) ja suojapäällyksen 4 valmistukseen käytettyjen suojamateriaalien tyypistä johtuen, toisaalta ohjauskerroksen 3 leveyden W pienentäminen johtaa järjestelmän toiminnan kehittymiseen ohjattuun suuntaan, jolloin kokonaisheijastusten määrä ohjausker-25 roksessa lisääntyy. Tämä aiheuttaa siten vuorovaikutus ten lisääntymisen edellä mainittujen pintavaurioiden välillä ja näin ollen optisten häviöiden suhteellisen 1isääntymisen.
Tunnettujen pintavaurioiden havainnollistamiseksi 30 seuraavaa selostusta varten viitataan kuvioon 5, joka esittää samaa rakennetta kuin kuvio 4, mutta johon on merkitty ohjauskerroksen 3 sivupinnoissa ja kerrosten 2 ja 5 rajapinnassa esiintyvät aaltoliikkeet eli epäsäännöllisyydet näiden eri kerrosten liitospinnoissa, jotka ilmenevät 35 käytännössä seuraavassa selostettavien prosessien todellisessa lopputuloksessa.
Il 5 95843
Esillä olevan keksinnön kohteena on tarkasti määriteltynä monikerroksisten optisilta siirtymähäviöiltään pienempien valomikro-ohjainten valmistusmenetelmä, tämän menetelmän minimoidessa yksinkertaisesti ja tehokkaasti 5 edellä mainittujen uurtovirheiden vaikutukset, joita on selostettu edellä ja esitetty kuviossa 5.
Keksinnön kohteena on monikerroksisten optisilta siirtymähäviöiltään pienten valomikro-ohj ainten valmistusmenetelmä, jotka kerrokset käsittävät alustakerroksen, 10 heijastusindeksillä n varustetun ensimmäisen kerroksen, heijastusindeksiltään η+Δη2 olevan toisen ohjauskerroksen, sekä nämä kaksi kerrosta peittävän kolmannen kerroksen, jonka heijastusindeksi on η+Δη2, jolloin An2<An2, tai η-Δη2, näiden kerrosten ollessa asetettuina mainitussa järjestyk-15 sessä, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että toisen ohjauskerroksen asetus käsittää kaksi peräkkäistä vaihetta: ensimmäisen asetusvaiheen, jota seuraa ensimmäisen osa-kerroksen osittainen uurtaminen asianmukaisen suojapääl-20 lysteen poikki siten, että ensimmäisen osakerroksen ilman suojapäällystä olevan osan paksuus h ensimmäisen kerroksen ja ensimmäisen osakerroksen välisestä rajapinnasta laskien on yhteensopiva uurtamistarkkuuden kanssa, niin että uurtaminen ei ulotu ensimmäisen kerroksen ja toisen kerroksen 25 väliseen rajapintaan asti toisen osakerroksen avulla suoritetun toisen asetusvaiheen, toisen osakerroksen ollessa valmistettuna materiaalista, jolla on sama heijastusindeksi η+Δηχ kuin ensimmäisellä osakerroksella, toisen osakerroksen tullessa asete-30 tuksi ensimmäisen osakerroksen päälle korkeudella h' va rustettuna, joka on riittävä ensimmäisessä osakerroksessa olevien uurtovirheiden toistuvan esiintymisen estämiseksi, jolloin toisen kerroksen uurretun osan kokonaispaksuuden h + h' ollessa yhteensopiva mikro-ohjaimen toimintaa var-35 ten.
β 95843
Toisin sanoen mainitun paksuuden on oltava riittävän pieni, jotta tällä alueella mahdollisesti ohjattava valoenergia ei kykenisi etenemään. (Tämä merkitsee sitä, että paksuus on yhtäältä näin syntyneen tasomaisen ohjai-5 men leikkauspaksuutta pienempi ja toisaalta, että tämän tasomaisen ohjaimen ohjaustapaan liittyvän ohimenevän aallon on alustakerroksen absorboitava, ellei alustakerros päästä läpi kyseistä aaltoa koko sen pituudelta, tai absorboivan (metalli)kerroksen on suoritettava tämä absorp-10 tio, tämän kerroksen ollessa asetettuna tarkoituksellisesti kerroksen yläpuolelle päättyvään rakenteeseen).
On selvää, että keksinnön mukainen menetelmä perustuu toisen ohjauskerroksen valmistamiseen kahdessa peräkkäisessä vaiheessa samalla heijastusindeksillä varustettua 15 kahta päällekkäistä osakerrosta vastaavalla tavalla, jotka voidaan tunnistaa ja erottaa toisistaan uurtovirheiden avulla, jotka halutaan minimoida (lukuunottamatta tietenkään kerroksen suojapäällysteellä varustettua osaa).
Keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisenä vaiheena 20 kerroksen uurtamisen yhteydessä on ensimmäisen osakerrok-sen asettaminen korkeudelle kerroksen pinnan yläpuolelle, jolloin tämän osakerroksen uurretussa pinnassa esiintyvät samat virheet kuin aikaisemmin tunnetuissa kerroksissa.
Keksinnön mukaisesti vapaudutaan mainituista pinta-25 virheistä asettamalla osakerrokselle toinen osakerros, jonka materiaalilla on sama heijastusindeksi Δ, kuin osa-kerroksella. Tämän toisen osakerroksen paksuus on, joka on riittävä osakerrosten rajapinnassa olevien uurtovirheiden absorbointia varten niitä toistamatta, paksuuden ollessa 30 kyllin pieni ollakseen yhteensopiva mikro-ohjaimen toiminnan kanssa.
Lopuksi edellä mainittu yhdistelmä peitetään kerroksella, jonka heijastusindeksi on osakerrosten heijas-tusindeksiä pienempi, samoin kuin kuvioiden 1 ja 5 esittä-35 män aikaisemmin tunnetun sovellutusmuodon kerroksen yhteydessä.
II
7 95843
Keksinnön kohteena olevaa mikro-ohjainten valmistusmenetelmää selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin luonteeltaan rajoittamattomien sovellutusesimerkkien avulla oheisiin kaavamaisiin kuvioihin 6-9 viitaten, joissa: 5 Kuvio 6 esittää valomikro-ohjaimen ensimmäisen vah vistetun osakerroksen asettamista;
Kuvio 7 esittää valomikro-ohjaimen toisen osakerroksen asettamista;
Kuvio 8 esittää valomikro-ohjaimen kolmannen pääl-10 lyskerroksen 5 asettamista; ja
Kuvio 9 esittää keksinnön mukaisen menetelmän soveltamista leveydeltään W ja korkeudeltaan H olevaan oh-j auskerrokseen.
Kuvio 10 esittää lopuksi absorboivan metallisen 15 lisäkerroksen asettamista kuvioiden 8 ja 9 mukaisiin rakenteisiin.
Kuvioissa 6-9 esitetyissä esimerkkisovellutuksissa on alustakerros tehty esimerkiksi piistä ja kerrokset 2, 3a, 3b ja 5 piidioksidista Si02, kerrosten 2 ja 5 heijas-20 tusindeksin ollessa n ja osakerrosten 3a ja 3b heijastus-indeksin n + Δη1. Kysymyksessä on tietenkin esillä olevan keksinnön erityisen mielenkiintoinen sovellutusmuoto, mutta kuten seuraavassa selostetaan, voidaan keksinnön mukaisesti käyttää myös muitakin materiaalikolmikkoja tai vah-25 vistuksia.
Kuviossa 6 on esitetty piialustakerros 1, johon asetetaan peräkkäisessä järjestyksessä ensimmäinen hei-jastusindeksiltään n oleva piidioksidikerros 2 ja ensimmäinen osakerros 3a, jonka heijastusindeksi on n+Anx. Tämä 30 kerros 3a on uurrettu osittain millä tahansa tunnetulla välineellä asianmukaisen suojapäällysteen poikki. Kerroksen 3a uurretun osan jäljelläoleva paksuus kerrosten 2 ja 3a rajapinnasta laskien on h. Tässä erityisessä tapauksessa voi h:n arvona olla esimerkiksi 0,1 - 0,5 mikrometriä, 35 jolloin on olennaisen tärkeää, ettei tätä ennen tapahtuvan β 95843 uurtamisen yhteydessä saavuteta kerrosten 2 ja 3a välistä rajapintaa. Tyypiltään tällaisen uurtamisen tarkkuutena on kerrosten epähomogeenisuuden mukaan arvioituna noin 5% kerroksen 3a paksuudesta, jolloin h:n arvoksi voidaan va-5 Iita 0,25 mikrometriä ensimmäisen osakerroksen 3a paksuuden ollessa 5 mikrometriä.
Kuviossa 6 on esitetty kaavamaisesti graafisten aaltojen avulla ne väistämättömät pintavirheet, joita esiintyy tässä valmistusvaiheessa ensimmäisen osakerroksen 10 3a uurretuilla alueilla.
Kuvio 7 esittää sitten toista asetusvaihetta materiaalin avulla, jolla on sama heijastusindeksi kuin osa-kerroksella 3a ja jonka korkeus on h' . Tässä tapauksessa tämä toinen osakerros 3b tehdään ensimmäisen osakerroksen 15 3a tavoin vahvistetusta piidioksidista Si02, jonka heijastusindeksi on η+Δηχ. Paksuus h' valitaan kahden vastakkaisen tarpeen keskinäisen kompromissin perusteella, koska paksuuden h' on oltava riittävä kyetäkseen absorboimaan ja poistamaan ensimmäisen osakerroksen 3a pintavirheet, ja 20 koska summa h + h' ei saa olla liian suuri ollakseen häiritsemättä mikro-ohjaimen 3 toimintaa. Selostetussa esimerkissä paksuus h' on 0,5 - 2 mikrometriä ja Δη1 suuruusluokkaa 5·10*3. Ensimmäisen osakerroksen 3a uurretun osan korkeus h on noin 5% ensimmäisen osakerroksen 3a paksuu-25 desta.
• ·
Kuvio 8 esittää lopuksi viimeistä valmistusvaihetta, joka käsittää tyypiltään kuviossa 4 esitetyn kaltaisesta piidioksidista tehdyn päällyskerroksen 5 asettamisen, jonka paksuus on yleensä muutamia mikrometrejä, pää-30 asiallisena vaatimuksena ollessa, että tämän kerroksen paksuuden on oltava ohjaustoimintoon liittyvän ohimenevän *; aallon syvyyttä suurempi.
Seuraavassa viitataan kuvioon 9 keksinnön kohteena olevan menetelmän käytännössä esiintyviä soveltamistapoja 35 selostettaessa, kun halutaan käyttää ohjauskerrosta, jonka
II
9 95843 leveys on W ja korkeus H. Kuten kuviosta 9 käy ilmi, tarvitaan seuraavia toimenpiteitä: a) heijastusindeksiltään n+Mj ja paksuudeltaan H-h' olevan osakerroksen 3a asettaminen heijastusindeksillä 5 n varustettuun ensimmäiseen kerrokseen 2; b) heijastusindeksiltään η+Δηχ olevasta materiaalista tehdyn ensimmäisen osakerroksen 3a osittainen uurtaminen leveydellä W-2h’, niin että uurretun osan paksuudeksi tulee h; 10 c) heijastusindeksiltään osakerroksen 3a kaltaisesta ma teriaalista tehdyn, paksuudeltaan yleensä h' olevan toisen osakerroksen 3b asettaminen; d) edellä mainittujen kerrosten muodostaman yhdistelmän täydentäminen kerrosten 3a ja 3b heijastusindeksiä 15 pienemmällä heijastusindeksillä η±Δη2 varustetusta ma teriaalista tehdyn kerroksen 5 avulla, joka asetetaan toisen osakerroksen 3b päälle.
Keksinnön mukaisesti nämä kolme kerrosta 2, 3 ja 5 käsittävät materiaalit voidaan valita pääasiassa seuraavi-20 en ainekolmikkojen joukosta:
Si02, vahvistettu* Si02’ Si02; vahvistettu" Si02- Si02, vahvistettu" Si02:
Si02, Si3N4, Si02 Si02, ZnO, Si02; 25 Si02, Si3N4, Al203;
Si02, SiON, Si02.
Näissä esimerkeissä kerroksen 3 osakerrokset 3a ja 3b ovat ominaisuuksiltaan samanlaisia.
Merkinnällä "vahvistettu*" tarkoitetaan tässä yh-30 teydessä vahvistusta, joka aiheuttaa perusmateriaalin hei-jastusindeksin lisääntymisen, ja merkinnällä "vahvistettu" vahvistusta, joka aiheuttaa perusmateriaalin heijas-tusindeksin vähentymisen.
Koska ohjauskerroksen materiaalina on piinitridi 35 Si3N4 tai sinkkioksidi ZnO, joka on asetettu kahden pii- • ίο 95843 dioksidikerroksen väliin, on edullista valita ohjausker-roksen korkeudeksi H 0,05 - 0,2 mikrometriä, paksuudeksi h 0,02 - 0,08 pm, heijastusindeksieron Δηχ ollessa noin 0,55.
Keksinnön kohteena olevan valmistusmenetelmän si-5 sältämistä eduista voidaan mainita seuraavat: a) ensimmäisen osakerroksen 3a luonteeltaan väistämättömien uurtovirheiden merkitys tulee minimoiduksi, koska heijastusindeksin muutos osakerrosten 3a ja 3b rajapinnassa on suuruudeltaan nolla, kun näillä molemmilla 10 osakerroksilla on sama heijastusindeksi; b) ohjauskerroksen 3 kulmat ovat pyöristetyt ja sen oh-jausprofiili on lähellä yksitoimisten optisten kuitujen symmetristä ympyrän muotoa, mikä mahdollistaa keksinnön kohteena olevan menetelmän avulla valmistettu- 15 jen mikro-ohjainten ja aikaisemmin käytettyjen yksi toimisten optisten kuitujen välisen helpomman liitännän; c) ohjauskerroksen annetun korkeusmitan H yhteydessä on uurtosyvyytenä vain H-h-h' aikaisemmin tunnettujen 20 menetelmien uurtosyvyyden H sijasta, mikä saa aikaan huomattavan ajansäästön sekä vähentää alustan likaantumista .
Keksinnön erään suositeltavan sovellutusmuodon mukaisesti valitaan valonohjauskerroksen leveys W pääasiassa 25 samaksi kuin sen korkeus H, mikä soveltuu erityisen hyvin valomikro-ohjäimiä käytettäessä optisiin kuituihin liitettyinä .
Kuvio 10 esittää lopuksi absorboivan lisäkerroksen 6 käyttöä, joka on tehty esimerkiksi metallista, häiriö-30 valon siirtymisen estämiseksi mikro-ohjaimen (jonka oh-jauskerroksen paksuus on H) ulkopuolelle paksuudeltaan h + h' olevassa tasaisessa ohjauskerroksessa.
Tällaisen lisäkerroksen paksuus on aikaisemmin tunnetulla tavalla valittu niin, että h + h' =0, jolloin 35 valo ei pääse etenemään tasaisessa ohjauskerroksessa, jota ei tällöin ole käytettävissä.
Il „ 95843 Tämän esimerkiksi metallisen absorboivan kerroksen 6 käyttö on rajoitettava kuviossa 10 vasemmalla ja oikealla näkyviin alueisiin 6a paksuudeltaan h + h' olevan tasaisen ohjauskerroksen 7 yläpuolelle tai sitä ei ole ra-5 joitettava ollenkaan, vaan annettava sen siis olla jatkuva. Viimeksimainitussa tapauksessa oletetaan tietysti, että ohjauskerroksen 3 päällä olevan piidioksidista Si02 tehdyn ohjauskerroksen 3 paksuus on riittävä, niin että tämän ohjauskerroksen 3 ohjaama valo ei absorboituisi ab-10 sorboivaan kerrokseen 6. 1 «
Claims (6)
1. Monikerroksisten optisilta siirtymähäviöiltään pienten valomikro-ohjainten valmistusmenetelmä, jotka ker- 5 rokset käsittävät alustakerroksen (1), heijastusindeksillä n varustetun ensimmäisen kerroksen (2), heijastusindeksil-tään n+Anr olevan toisen ohjauskerroksen (3), sekä nämä kaksi kerrosta peittävän kolmannen kerroksen (5), jonka heijastusindeksi on η+Δη2, jolloin An2<Anlf tai η-Δη2, näi-10 den kerrosten ollessa asetettuina mainitussa järjestyksessä, tunnettu siitä, että toisen ohjauskerroksen (3) asetus käsittää kaksi peräkkäistä vaihetta: ensimmäisen asetusvaiheen, jota seuraa ensimmäisen osakerroksen (3a) osittainen uurtaminen asianmukaisen 15 suojapäällysteen poikki siten, että ensimmäisen osa- kerroksen (3a) ilman suojapäällystä olevan osan paksuus h ensimmäisen kerroksen (2) ja ensimmäisen osa-kerroksen (3a) välisestä rajapinnasta laskien on yhteensopiva uurtamistarkkuuden kanssa, niin että uurta-20 minen ei ulotu ensimmäisen kerroksen (2) ja toisen kerroksen (3) väliseen rajapintaan asti toisen osakerroksen (3b) avulla suoritetun toisen asetusvaiheen, toisen osakerroksen (3b) ollessa valmistettuna materiaalista, jolla on sama heijastusindeksi 25 η+Δηχ kuin ensimmäisellä osakerroksella (3a), toisen osakerroksen (3b) tullessa asetetuksi ensimmäisen osa-kerroksen (3a) päälle korkeudella h' varustettuna, joka on riittävä ensimmäisessä osakerroksessa (3a) olevien uurtovirheiden toistuvan esiintymisen estämi-30 seksi, jolloin toisen kerroksen (3) uurretun osan ko konaispaksuuden h + h' ollessa yhteensopiva mikro-ohjaimen toimintaa varten.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valomikro-ohjainten valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että 35 alustakerros (1) on tehty piistä ja kolme muuta kerrosta II 95843 13 (2, 3, 5) piidioksidista, ensimmäisen (2) ja kolmannen kerroksen (5) ollessa varustettuina samalla heijastusin-deksillä n ja toisen eli ohjauskerroksen (3) ollessa vahvistettuna heijastusindeksin η+Δ^ saavuttamista varten, 5 suureen ollessa suuruusluokkaa 5· 10'3, ja arvon h ollessa noin 5% ensimmäisen osakerroksen (3a) paksuudesta ja arvon h' ollessa 0,5 - 2 μπι.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valomikro-ohjainten valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että 10 mainitut kolme kerrosta (2, 3, 5) muodostavat materiaalit valitaan seuraavien ainekolmikoiden joukosta: Si02, vahvistettu* Si02, Si02; vahvistettu" Si02, Si02, vahvistettu" Si02; Si02, SijN,, Si02;
15 Si02, ZnO, Si02; Si02, SijN4, Al203; Si02, SiON, Si02.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valomikro-oh-jainten valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että 20 valonohjauskerroksen leveys W on pääasiassa sama kuin sen korkeus H.
5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen valomikro-oh-jainten valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että ohjauskerroksen (3) materiaaliksi valitaan joko piinitridi
25 Si3N4 tai sinkkioksidi ZnO, ohjauskerroksen (3) korkeuden • » ollessa 0,05 - 0,2 μπι ja paksuuden h 0,02 - 0,08 μπι.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen valomikro-oh-jainten valmistusmenetelmä, tunnettu siitä, että mainitun ohjaimen rakenne täydennetään absorboivan kerrok- 30 sen (6) avulla, joka asetetaan kolmannen eli päällysker-roksen (5) päälle. 14 95843
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8718155A FR2625333B1 (fr) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | Procede de fabrication de microguides de lumiere a faibles pertes de propagation optique par depot de multicouches |
| FR8718155 | 1987-12-24 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI885972A FI885972A (fi) | 1989-06-25 |
| FI95843B FI95843B (fi) | 1995-12-15 |
| FI95843C true FI95843C (fi) | 1996-03-25 |
Family
ID=9358306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI885972A FI95843C (fi) | 1987-12-24 | 1988-12-23 | Monikerroksisten optisilta siirtymähäviöiltään pienten valomikro-ohjainten valmistusmenetelmä |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4929302A (fi) |
| EP (1) | EP0323317B1 (fi) |
| JP (1) | JPH0782133B2 (fi) |
| DE (1) | DE3873300T2 (fi) |
| FI (1) | FI95843C (fi) |
| FR (1) | FR2625333B1 (fi) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2222465A (en) * | 1988-09-03 | 1990-03-07 | Marconi Gec Ltd | Optical waveguide having low light loss |
| US5138687A (en) * | 1989-09-26 | 1992-08-11 | Omron Corporation | Rib optical waveguide and method of manufacturing the same |
| US5026135A (en) * | 1990-04-20 | 1991-06-25 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Moisture sealing of optical waveguide devices with doped silicon dioxide |
| CA2040682A1 (en) * | 1990-04-20 | 1991-10-21 | Bruce L. Booth | Moisture sealing of optical waveguide devices with doped silicon dioxide having a silicon monoxide undercoat |
| FR2663435B1 (fr) * | 1990-06-13 | 1992-09-11 | Commissariat Energie Atomique | Filtre optique spatial monomode integre et son procede de fabrication. |
| US5143577A (en) * | 1991-02-08 | 1992-09-01 | Hoechst Celanese Corporation | Smooth-wall polymeric channel and rib waveguides exhibiting low optical loss |
| FR2683054B1 (fr) * | 1991-10-25 | 1993-12-03 | Commissariat A Energie Atomique | Modulateur electrooptique integre et procede de fabrication de ce modulateur. |
| US5281305A (en) * | 1992-05-22 | 1994-01-25 | Northrop Corporation | Method for the production of optical waveguides employing trench and fill techniques |
| CH688165A5 (de) | 1993-07-26 | 1997-05-30 | Balzers Hochvakuum | Verfahren zur Herstellung eines optischen Wellenleiters und darnach hergestellter optischer Wellenleiter |
| FR2715232B1 (fr) * | 1994-01-19 | 1996-02-16 | Commissariat Energie Atomique | Procédé d'optimisation d'un trajet d'un guide optique et guide optique obtenu par ce procédé. |
| AU7701998A (en) * | 1997-06-10 | 1998-12-30 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Rib-type integrated optical interconnect |
| KR100251280B1 (ko) * | 1998-03-25 | 2000-04-15 | 윤종용 | 샐로우 트랜치 아이솔레이션 방법 |
| GB2343293B (en) * | 1998-10-23 | 2003-05-14 | Bookham Technology Ltd | Manufacture of a silicon waveguide structure |
| GB2346452A (en) * | 1999-02-05 | 2000-08-09 | Univ Glasgow | Waveguides |
| GB2355079A (en) | 1999-10-07 | 2001-04-11 | Kymata Ltd | Multi-core waveguide |
| DE10041174A1 (de) | 2000-08-23 | 2002-03-21 | Alcatel Sa | Doppelbrechungsfreie passive optische Komponente |
| US6947653B2 (en) * | 2001-10-12 | 2005-09-20 | Jds Uniphase Corporation | Waveguide stress engineering and compatible passivation in planar lightwave circuits |
| FR2840415A1 (fr) * | 2002-06-04 | 2003-12-05 | Centre Nat Rech Scient | Procede de realisation de microguides optiques a tres faibles pertes |
| US7076135B2 (en) | 2002-09-20 | 2006-07-11 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical module and manufacturing method therefor |
| EP2110694B1 (en) | 2008-04-18 | 2013-08-14 | Sony DADC Austria AG | Method for manufacturing an optical waveguide, optical waveguide, and sensor arrangement |
| EP2571483B1 (en) | 2010-05-18 | 2014-12-03 | Unilever N.V. | A personal care composition |
| JP5437932B2 (ja) * | 2010-06-29 | 2014-03-12 | 日本電信電話株式会社 | 可変光減衰器 |
| CN102566090B (zh) | 2010-12-22 | 2014-12-10 | 李冰 | 一种光波导开关 |
| CN102569513B (zh) | 2010-12-22 | 2016-02-17 | 李冰 | 一种波导光探测器及其制备方法 |
| CN102565932B (zh) | 2011-01-14 | 2014-10-08 | 李冰 | 色散校正的阵列波导光栅 |
| KR20170006342A (ko) * | 2015-07-07 | 2017-01-18 | 삼성디스플레이 주식회사 | 도광판, 도광판의 제조 방법 및 도광판을 갖는 표시장치 |
| CN107807419A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-03-16 | 中山大学 | 曲率半径为波长量级的弯曲光波导的制备方法及弯曲光波导 |
| US11381053B2 (en) * | 2019-12-18 | 2022-07-05 | Globalfoundries U.S. Inc. | Waveguide-confining layer with gain medium to emit subwavelength lasers, and method to form same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4425146A (en) * | 1979-12-17 | 1984-01-10 | Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation | Method of making glass waveguide for optical circuit |
| JPS61240207A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-25 | Nec Corp | 光導波路 |
-
1987
- 1987-12-24 FR FR8718155A patent/FR2625333B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-12-19 JP JP63318683A patent/JPH0782133B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-20 US US07/287,076 patent/US4929302A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-21 DE DE8888403267T patent/DE3873300T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-12-21 EP EP88403267A patent/EP0323317B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1988-12-23 FI FI885972A patent/FI95843C/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2625333A1 (fr) | 1989-06-30 |
| JPH0782133B2 (ja) | 1995-09-06 |
| FI885972A (fi) | 1989-06-25 |
| DE3873300T2 (de) | 1993-02-11 |
| EP0323317B1 (fr) | 1992-07-29 |
| US4929302A (en) | 1990-05-29 |
| JPH01196005A (ja) | 1989-08-07 |
| FI95843B (fi) | 1995-12-15 |
| FR2625333B1 (fr) | 1993-09-10 |
| DE3873300D1 (de) | 1992-09-03 |
| EP0323317A1 (fr) | 1989-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI95843C (fi) | Monikerroksisten optisilta siirtymähäviöiltään pienten valomikro-ohjainten valmistusmenetelmä | |
| US7616856B2 (en) | Varying refractive index optical medium using at least two materials with thicknesses less than a wavelength | |
| EP0622647B1 (de) | Optischer Wellenleiter mit einem im wesentlichen planaren Substrat und Verwendung desselben | |
| US5786931A (en) | Phase grating and method of producing phase grating | |
| US7727410B2 (en) | Process for formation of three-dimensional photonic crystal | |
| CN111785170B (zh) | 彩膜基板及其制作方法、显示装置 | |
| GB2160226A (en) | Manufacture of integrated optical waveguides | |
| EP0668539A2 (en) | Thinfilm materials for the preparation of attenuating phase shift masks | |
| ATE491676T1 (de) | Verfahren zur herstellung eines mit einem mehrschichtigen überzug versehenen glasierten teils | |
| WO2003032024A3 (en) | Graded thickness optical element and method of manufacture therefor | |
| CA2381472A1 (en) | Optical waveguide grating and method and mask for forming same | |
| CN103958724B (zh) | 用于局部蒸镀基底的迁移掩模和其制造方法 | |
| SE8106121L (sv) | Sett att styra indexprofilen hos preformar for optiska fibrer | |
| CN109116454B (zh) | 光栅的制备方法 | |
| JP2005505015A (ja) | 光結合エレメント | |
| WO2001075522A1 (en) | Fabrication of ultra-low expansion silicon mask blanks | |
| CN1264032C (zh) | 光衬底上有一通道的光有源波导装置 | |
| WO2001025827A3 (en) | Optical waveguide with a multi-layer core and method of fabrication thereof | |
| US8182870B1 (en) | Method for generating small and ultra small apertures, slits, nozzles and orifices | |
| US6528338B2 (en) | Silica-based optical device fabrication | |
| CN101861659A (zh) | 性能提高的光学镀膜半导体器件及相关生产方法 | |
| JPS57208514A (en) | Manufacture of diffraction grating | |
| EP1164388B1 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Gegenstands, der optische Schichten aufweist | |
| Culver et al. | Developments in ion-assisted multilayer coatings | |
| EP4332642A1 (en) | Structured substrate, method for manufacturing the structured substrate, and use of the structured substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE |