MXPA05006816A

MXPA05006816A - Proceso para fabricacion de guias de ondas opticas.

Info

Publication number: MXPA05006816A
Application number: MXPA05006816A
Authority: MX
Inventors: J Koch Barry
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2003-11-06
Publication date: 2005-09-08
Also published as: KR20050085877A; AU2003286906A1; CA2507533A1; US6946238B2; WO2004061497A1; ATE368873T1; US20030176002A1; DE60315352T2; EP1576399B1; JP2006512611A; CN1729415A; DE60315352D1; EP1576399A1

Abstract

Un metodo para fabricar un dispositivo de guias de ondas opticas de acuerdo con la presente invencion incluye los pasos de depositar una capa de revestimiento inferior (114); aplicar como recubrimiento una capa fotorresistente (118) directamente sobre la capa de revestimiento inferior; modelar la capa fotorresistente para crear canales (117); depositar una capa de nucleo (116), en donde una primera porcion de la capa de nucleo es depositada dentro de los canales y una segunda porcion cubre la capa fotorresistente modelada; retirar la capa fotorresistente modelada y las segundas porciones de la capa de nucleo que cubren la capa fotorresistente modelada; y depositar una capa de revestimiento superior (120).

Description

PROCESO PARA FABRICACION DE GÜIAS DE ONDAS OPTICAS ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a la fabricación de circuitos ópticos integrados y más en particular, a un proceso novedoso para fabricación de guías de ondas ópticas, en donde desprendimiento, en lugar de grabado, se usa para modelar el núcleo de guía de ondas . Los productos a base de los llamados circuitos de onda luminosa planos (PLCs) tienen la posibilidad de reducir de manera significativa el costo y tamaño de los componentes ópticos, mientras que al mismo tiempo mejoran la funcionalidad. En esta área es notable el trabajo sobre vidrio de Si02 impurificado (ver, por ejemplo, M. Kawachi, Optical and Quantum Electronics 22 (1990) 391-416) . Estas estructuras de guías de ondas vitreas con impurificación baja son similares a fibras ópticas de sílice bien conocidas con respecto a guía óptica y, por consiguiente, tienen campos modales similares que dan por resultado pérdidas de acoplamiento bajas entre el chip y la fibra de un solo modo estándar. No obstante, una desventaja inherente de estas estructuras vitreas de contraste de índice bajo es un radio de curvatura mínimo bastante grande permisible en circuitos, típicamente mayor a 15 mm. Los dispositivos que contienen Ref 164156 muchos dobleces se vuelven muy grandes, de manera que solamente un pequeño número de ellos se puede disponer en una oblea, lo cual es menos efectivo en cuanto al costo. A fin de fabricar componentes ópticos en una manera más efectiva en cuanto al costo en producción masiva, es aconsejable incrementar la densidad del dispositivo. La figura 1 ilustra de manera esquemática los pasos en un proceso convencional ejemplar para fabricar guías de ondas de canal 10. Como se ilustra en la figura la, un sustrato de silicio 12 es provisto primero y una capa de revestimiento inferior 14 es depositada sobre su superficie superior. Con referencia a la figura Ib, una capa de núcleo 16 es depositada en la parte superior de la capa de revestimiento. La capa de revestimiento 14 y la capa de núcleo 16 se pueden depositar por medio de diversos métodos, como por ejemplo, deposición por hidrólisis de llama (FHD) , deposición química de vapor (CVD) , "CVD mejorada con plasma (PECVD) , sol-gel, etc. Un ejemplo para material de contraste de índice alto para fabricación de guías de ondas planas se puede encontrar en la publicación PCT WO 99/54714, en donde SiON y Si02 se usan como una capa de núcleo y una capa de revestimiento, respectivamente. Una modalidad alternativa incluye un revestimiento óptico inferior que comprende un sustrato de un material transparente que tiene un índice apropiado, tal como un núcleo de Si02 impurificado con Ge o un sustrato de cuarzo fundido sin impurificar. En el siguiente paso (figura le) , la capa de núcleo 16 es recocida. Después del reconocido de la capa de núcleo (figura Id) , una máscara fotorresistente o metal 18 es aplicada como recubrimiento sobre la capa de núcleo 16. Se utilizan fotolitografía (figura le) y grabado por iones reactivos (RIE) (figura lf) para definir , la estructura de reborde deseada. La máscara fotorresistente o metal 18 es retirada como se ilustra en la figura lg. Por último, la figura lh ilustra la deposición de una capa de revestimiento superior 20. Como se ve en la figura 1, los procesos de grabado convencionales requieren de un gran número de pasos . RIE en particular es un paso que se lleva mucho tiempo en el procesamiento. Asimismo, RIE puede producir aspereza de pared que puede producir pérdida de dispersión en la guía de ondas de canal resultante. Igualmente, los métodos convencionales requieren una inversión de capital significativa para proporcionar el equipo y procesos necesarios . Dadas las dificultades con el grabado tradicional, se han intentado otros métodos utilizados en la fabricación de circuitos integrados. Sin embargo, ha habido dificultades, tales como desgarramiento o daño, al aplicar estos métodos a la fabricación de guías de ondas ópticas .

Permanece el deseo de un método más eficiente y efectivo en cuanto al costo para la fabricación de guías de ondas ópticas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un método para fabricar un dispositivo de guía de ondas ópticas de acuerdo con la presente invención incluye los pasos de depositar una capa de revestimiento inferior; aplicar como recubrimiento una capa fotorresistente directamente sobre la capa de revestimiento inferior; modelar la capa fotorresistente para crear canales; depositar una capa de núcleo, en donde una primera porción de la capa de núcleo es depositada dentro de los canales y una segunda porción cubre la capa fotorresistente modelada; quitar la capa fotorresistente modelada y las segundas porciones de la capa de núcleo que cubren la capa fotorresistente modelada; y depositar una capa de revestimiento superior. La guía de ondas ópticas' puede ser una guía de ondas de un solo modo. El revestimiento óptico inferior puede incluir un sustrato de un material transparente que tiene un índice apropiado. De manera alternativa, la capa de revestimiento inferior puede incluir un núcleo de Si02 impurificado con Ge o un sustrato de cuarzo fundido sin impurificar, dióxido de silicio (Si02) , fluoruro de magnesio, vidrio tipo diamante (DLG) ; polímeros (acrilato, poliimida, oxinitruro de silicio (SiON) y materiales de sol-gel orgánicos/inorgánicos híbridos o Si02 impurificado con boro o flúor. La capa de núcleo óptica puede tener un grosor de entre 0.2 micrómetros y 10 micrómetros inclusive e incluir materiales seleccionados de uno de los siguientes : dióxido de silicio impurificado con titanio, circonio, germanio, tantalio, hafnio, erbio, fósforo, plata, nitrógeno o un vidrio de multicomponentes obtenido por bombardeo iónico. En una modalidad de la presente invención, la diferencia de índice de refracción entre la capa de núcleo y la capa de revestimiento es aproximadamente 0.3%. La capa de núcleo óptica tiene un grosor de aproximadamente 6.5 micrómetros y una diferencia de índice de refracción entre la capa de núcleo y la capa de revestimiento de aproximadamente 0.5%. El paso de modelar la capa fotorresistente puede incluir fotolitografía y el paso de depositar la capa de núcleo puede comprender deposición química de vapor mejorada con plasma o bombardeo iónico. De manera alternativa, los pasos de depositar pueden incluir uno de los siguientes : deposición física de vapor (PVD) , bombardeo iónico, evaporación, evaporación por haz electrónico, epitaxia de haz molecular, deposición de láser pulsado, deposición por hidrólisis de llama (FHD) y con mayor preferencia, deposición química de vapor que incluye deposición química de vapor a presión atmosférica (APCVD) , deposición química de vapor a baja presión (LPCVD) y deposición química de vapor mejorada con plasma (PECVD) . De manera adicional, el método puede incluir el paso de grabar el revestimiento inferior en una manera que subcorta el fotorresist. El paso de grabar el revestimiento inferior puede incluir el paso de usar un agente de grabado isotrópico o anisotrópico después del paso de modelar el fotorresist. También, el método puede incluir el paso de proveer una capa base de sustrato sobre la cual se deposita la capa de revestimiento inferior. La capa base de sustrato puede comprender silicio, cuarzo o un vidrio de multicomponentes . Asimismo, el método puede incluir el paso de recocer la guía de ondas ópticas . En una modalidad particular, el revestimiento incluye Si02 y el núcleo incluye Si02 impurificado con Ge, P, Ti o N. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las figuras la-lh son ilustraciones paso a paso esquemática de un método convencional para fabricar guías de ondas ópticas de canal. Las figuras 2a-2g son ilustraciones paso a paso esquemática de un método de acuerdo con la presente invención para fabricar guías de ondas ópticas de canal.

Las figuras 3a-3h son ilustraciones paso a paso esquemática de una segunda modalidad. La figura 4 es una vista esquemática de estructuras de guías de ondas de Si02/SiON/Si02 de acuerdo con la presente invención. La figura 5 es una fotografía de microscopio óptico de rebordes de guías de ondas ejemplares formados por medio de un primer proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 6 es una fotografía de microscopio óptico de rebordes de guías de ondas ejemplares formados por medio de un primer proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 7 es una microfotografía de microscopio electrónico de barrido (SEM) de reborde de núcleo de guía de ondas ejemplar formado por medio de un primer proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 8 es una microfotografía de SEM de reborde de núcleo de guía de ondas ejemplar formado por medio de un primer proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 9 es la intensidad de salida de un solo modo medida de un canal de guías de ondas de 6.5 µp? fabricado de acuerdo con la presente invención. La figura 10 es una fotografía de microscopio óptico de reborde de núcleo de guía de ondas ejemplar formado por medio de un primer proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 11 es una fotografía de microscopio óptico de rebordes de guía de ondas ejemplares formados por medio de un segundo proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 12 es una fotografía de microscopio óptico de reborde de núcleo de guía de ondas ejemplar formado por medio de un segundo proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 13 es una fotografía de microscopio óptico de reborde de núcleo de guía de ondas ejemplar formado por medio de un segundo proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 14 es una fotografía de microscopio óptico de rebordes de guía de ondas ejemplar formados por medio de un tercer proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 15 es una fotografía de microscopio óptico de reborde de núcleo de guía de ondas ejemplar formado por medio de un tercer proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. La figura 16 es una fotografía de microscopio óptico de reborde de núcleo de guía de ondas ejemplar formado por medio de un tercer proceso de desprendimiento de acuerdo con la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 2 ilustra los pasos en un proceso nuevo ejemplar de acuerdo con la presente invención para fabricar guías de ondas de canal. Una técnica de desprendimiento, en lugar de grabado, se usa para modelar el núcleo de guía de ondas . Este nuevo proceso puede reducir de manera significativa el tiempo y pasos de procesamiento así como mejorar el rendimiento y calidad del proceso lo cual reduce el costo del chip. Esta nueva técnica se puede aplicar también ampliamente tanto a diversos materiales de contraste de índice alto como a materiales de contraste de índice bajo para la fabricación de dispositivos de circuitos integrados ópticos . Las figuras 2g y 4 ilustran guías de ondas de canal ejemplares fabricadas de acuerdo con la presente invención. Con referencia a la figura 2g, tal guía de ondas 100 incluye un sustrato 112, una capa de revestimiento inferior 114, una capa de núcleo 116, una capa de revestimiento superior 120. Composiciones y grosores apropiados de la capa de núcleo, capa de revestimiento inferior, capa de revestimiento superior y cualquier (cualesquier) capa(s) adicional (es) se pueden diseñar a través de modelado numérico. Una técnica de modelado de guía de ondas bien conocida es el enfoque de "matriz de transferencia" (ver, por ejemplo, Guided-Wave Optoelectronics, Theodor Tamir (Ed.), segunda edición, Springer-Verlag) . De manera alternativa, se pueden usar herramientas comerciales de modelado de guías de ondas, entre las que se incluyen OptiBP , de OptiWave Corporation, Ottawa, ON, Canadá. La figura 4 ilustra un chip óptico ejemplar 300 que tiene guías de ondas de canal de SiON fabricadas de acuerdo con el proceso de la presente invención. La guía de ondas de canal incluye un revestimiento inferior 314 de S1O2, que tiene un grosor de 6.5 µt? y un índice de refracción n = 1.48 en un sustrato de oblea de Si (100) 312. El núcleo 316 incluye SiON a un grosor de 1.2 µp? y un índice de refracción n = 1.6922. El revestimiento superior 320 incluye Si02 con un grosor de 5.4 µ?a y un índice de refracción n = 1.48. El proceso de fabricación ejemplar empieza como se ilustra en la figura 2a, que es similar a la figura la. Una oblea de sustrato de silicio 112, tal como Si (100), se provee y una capa de revestimiento inferior 114 es depositada sobre una superficie superior del sustrato de silicio 112. Materiales de sustrato alternativos incluyen cuarzo o un vidrio de muíticomponentes . Materiales de revestimiento adecuados incluyen SiON, Si02, fluoruro de magnesio, vidrio tipo diamante (DLG) ; polímeros (acrilatos, poliimida; oxinitruro de silicio (SiON) ; y materiales de sol-gel orgánicos/inorgánicos híbridos o Si02 impurificado con boro o flúor y otros materiales adecuados conocidos en la técnica. La capa de revestimiento 114 se puede depositar mediante métodos conocidos en la técnica, tales como deposición por hidrólisis de llama (FHD) , de posición química de vapor (CVD) , CVD mejorada con plasma (PECVD) , sol-gel, bombardeo iónico o evaporación al vacío. En un proceso ejemplar particular, se usa Si02 como un revestimiento inferior. La capa de revestimiento inferior 114 es depositada mediante técnica de PECVD con el uso de un reactor (tal como los que se encuentran comercialmente disponibles como Plasmalab µ? fabricado por Plasma Technology, un miembro del Oxford Instruments Group, Bristol BS49 4AP U ) con los siguientes parámetros: Temperatura de deposición: 300°C Flujo de SiH4 : 3 sccm Flujo de N20: 100 sccm Presión de deposición: 50 mTorr Potencia de RF (13.56 MHz) 200 Los parámetros anteriores fueron diseñados para obtener un índice de refracción de revestimiento de 1.48. El tiempo de deposición puede variar según el grosor requerido para el revestimiento inferior. En el siguiente paso, ilustrado en la figura 2b, del presente método ejemplar, una capa gruesa fotorresistente 118 se aplica directamente sobre la capa de revestimiento.

Esto es en contraste con el paso tradicional ilustrado en la figura Ib de depositar una capa- de núcleo 16. En una modalidad ejemplar, las obleas de silicio 112 con el revestimiento inferior 114 fueron revestidas por centrifugado con un fotorresist, tal como Shipley positivo 1818 (disponible de la Shipley Company, Marlborough, MA 01752, USA) . Otros fotorresists , tanto positivos como negativos, se pueden usar en este proceso. La capa fotorresistente 118 es modelada, como se ilustra en la figura 2c por medio de métodos convencionales tales como vía exposición y desarrollo para obtener un fotorresist modelado en el revestimiento inferior. El modelado crea vías 117 que exponen porciones de la capa de revestimiento 11 . La figura 2d ilustra la deposición de una capa de núcleo 116 sobre la capa fotorresistente modelada 118. En una modalidad ejemplar, una capa de núcleo de SiON es depositada sobre el fotorresist modelado mediante técnica PECVD con los siguientes parámetros : Temperatura de deposición: 80°C Flujo de SiH4 : 8 sccm Flujo de N20: 20 sccm Fluj o de NH3 : 40 sccm Presión de deposición: 50 mTorr Potencia de RF: 200 La aplicación de los parámetros anteriores está diseñada para producir una capa de núcleo de película de SiON 11S que tiene un grosor de 1.2 µp? y un índice de refracción de 1.6922. SiON se elige de manera ejemplar como una capa de núcleo ya que su índice de refracción se puede ajustar en un rango amplio (n = 1.46-2.00) que da por resultado un gran grado de libertad en diseño de óptica integrada. Materiales alternativos incluyen materiales de contraste de índice alto tales como Si3N4, Si02 impurificado con Ti, Zr, Hf o Ta, materiales ferroeléctricos adecuados, dióxido de silicio impurificado con titanio, circonio, germanio, tantalio, hafnio, erbio, fósforo, plata, nitrógeno o un vidrio de multicomponentes obtenido por bombardeo iónico tal como sistema de lantano-aluminio-circonato ("LAZ"). La figura 2e ilustra el desprendimiento de la capa fotorresistente 118. Después de la deposición de la capa de núcleo 116, el fotorresist 118 es desprendido, tal como en un separador fotorresistente . La técnica de desprendimiento quita las porciones de la capa de núcleo 116 sobre la capa fotorresistente 118 y deja atrás solamente las porciones de la capa de núcleo 116 que quedaban dentro de las vías de canal 117. Tradicionalmente, el uso de técnicas de desprendimiento para fabricar guías de ondas ópticas ha sido evitado. Los intentos para aplicar el proceso de desprendimiento tradicional para desprendimiento de materiales de guías de ondas por medio de la técnica de bombardeo iónico requirieron de mucho tiempo (varias horas o más de 10 horas) para obtener una capa de material de guia de ondas más gruesa. La capa fotorresistente fue reticulada mediante plasma durante un largo proceso de bombardeo iónico y, por ende, fue muy difícil quitar la capa fotorresistente sin dañar las capas subyacentes . En contraste, las modalidades de la presente invención usan una técnica PECVD que es capaz de deposición rápida (generalmente 10 a 60 min para nuestros materiales de guías de ondas) y temperaturas de proceso bajas. Estas evitan reticular el fotorresistente y, por lo tanto, permiten la remoción por desprendimiento. Como se ilustra en las figuras 5 y 6, se pueden formar diferentes rebordes de guías de ondas 117 (2, 2.5, 3, 3.5, 4, hasta 8.5 µt? en pares y luego 15, 25, 50, 100 µp?) . La figura 7 muestra una sección transversal de SEM de un reborde de núcleo de 5 µt? 116 fabricado de acuerdo con el método de la presente invención. Se puede apreciar que se puede obtener una pared lateral muy lisa mediante el proceso de desprendimiento de la presente invención. Las capas de núcleo 116 pueden entonces ser recocidas como se ilustra en la figura 2f. Por último, como se ilustra en la figura 2g, la capa de revestimiento superior 120 que incluye los mismos materiales o materiales similares que la capa de revestimiento inferior 114 es depositada sobre tanto la capa de revestimiento inferior 114 como la capa de núcleo 116. En una modalidad particular, el revestimiento superior 120 incluye Si02 y es depositada a un grosor de 5.4 µp? mediante PECVD a los mismos parámetros o parámetros similares que la capa de revestimiento inferior 114. La figura 8 es una fotografía de una sección transversal de SEM del perfil de crecimiento del revestimiento superior de un canal de guía de ondas de 5 mm fabricado de acuerdo con la presente invención. La figura 9 muestra la intensidad de salida de un solo modo para un canal de guía de ondas de 6.5 µp? ejemplar fabricado de acuerdo con la presente invención. Las anchuras de reborde de núcleo de canales por debajo de 8.5 µ?? son de un solo modo a 1550 nm con la estructura de guía de ondas de SiON como se muestra en la figura 4, mientras que las anchuras de reborde por arriba de 8.5 µt? son guías multimodales . Se midió la pérdida de propagación que fue aproximadamente 2.85 dB/cm, el cual es un valor normal para películas de SiON como están depositadas. La remoción del patrón fotorresistente puede causar desgarramiento en los bordes de la capa modelada depositada. Para solucionar este problema, la capa fotorresistente puede tener un "bisel inverso" en ella. Las figuras 3a-3h ilustran los pasos en un proceso ejemplar de acuerdo con la presente invención donde la capa fotorresistente es subcortada cuando es modelada. Los pasos ilustrados en las figuras 3a a 3c son similares a aquéllos ilustrados en las figuras 2a a 2c. Una capa de revestimiento inferior 214 es depositada sobre una oblea de silicio 212. Una capa fotorresistente 218 es luego depositada sobre la capa de revestimiento 214 y modelada para crear canales 217. Como se ilustra en la figura 3d, la presente modalidad difiere en que los canales subcortados 219 son grabados en la capa de revestimiento 214. En general, es difícil obtener un patrón fotorresistente subcortado ya que los bordes del patrón fotorresistente están redondeados en la base y parte superior del patrón y generalmente los bordes tienden a ser sobrecortados más que subcortados (esto es, el bisel en el borde del fotorresistente está a menudo en la dirección errónea) . La figura 10 es una fotografía que corresponde a la sección transversal esquemática ilustrada en la figura 3d. A continuación se presentan parámetros ejemplares utilizados en este paso del proceso de acuerdo con la presente invención.

Una capa de revestimiento de Si02 de 8 µp? de grosor 214 fue depositada sobre una oblea de Si 212 mediante PECVD. Una capa fotorresistente 218, que incluye un fotorresistente tal como Shipley 1818, fue aplicada como recubrimiento a 4000 rpm a un grosor de aproximadamente 1.9 µp? sobre la capa de revestimiento de Si02 214. La capa fotorresistente 218 fue curada a 105 grados C durante 30 minutos y después fue expuesta a luz que tenía una densidad de energía de aproximadamente 182 mJ/cm2 con una máscara de metal. Después de un revelado de treinta segundos en revelador F319 y un enjuague completo en agua desionizada, se obtuvo un modelado de la capa fotorresistente 218. Luego se realizó un grabado isotrópico en las porciones expuestas de la capa de revestimiento inferior 214 bajo los siguientes parámetros: HF amortiguado: 1:6 (HF:NH4F) Tiempo de grabado: 5 minutos Velocidad de grabado: 100 nm/minuto Asimismo, se puede usar un agente de grabado anisotrópico . Al usar los parámetros anteriores se obtuvo un una profundidad de grabado de 0.5 µtt? en el Si02 (ver canal 217), con características de grabado 219. Con referencia ahora a la figura 3e, la capa de núcleo 216 es después depositada sobre la capa fotorresistente 218 y las porciones expuestas de la capa de revestimiento inferior 214. La figura 11 es una fotografía de una capa de núcleo de SiON de 2.5 µ?t? ejemplar real 216 depositada en las áreas grabadas 217 y el fotorresistente 218 mediante PECVD.

Como se ilustra en la figura 3f, la capa fotorresistente 218 es retirada junto con las porciones de la capa de núcleo 216 que se traslapan con los rebordes de la capa fotorresistente . La figura 12 muestra rebordes de núcleo de guía de ondas de SiON 216 después de la remoción del fotorresistente . Se ha demostrado con éxito que se pueden fabricar capas de núcleo con un grosor superior a 3 µp? por medio del proceso de desprendimiento con subcorte. Por consiguiente, es posible aplicar esta técnica a materiales de contraste de índice bajo. Por último, como se ilustra en la figura 3h, una capa de revestimiento superior 220 es depositada sobre tanto los rebordes de núcleo 216 como la capa de revestimiento inferior 214. La figura 13 muestra un revestimiento superior de 8 µp? ejemplar real depositado sobre la capa de núcleo mediante proceso PECVD. El índice de refracción tanto del revestimiento inferior como del revestimiento superior, 214 y 220, es 1.46 mientras que el índice de refracción de los rebordes de núcleo 216 es 1.55. Se puede apreciar una muy buena cobertura de paso de Si02 obtenida por el presente proceso de PECVD. El proceso de la presente invención se puede usar en la fabricación de una variedad de guías de ondas ópticas . En otra modalidad ejemplar ilustrada en las figuras 14 a 16, se usó un sustrato de silicio 312. Una capa de revestimiento de Si02 oxidada térmica de 3 µp? 314 fue depositada sobre el sustrato 312. Una capa fotorresistente 318, que incluye un fotorresistente adecuado tal como AZ4400 (Clariant Corporation, Business Unit Electronic Materials, 70 Meister Avenue, Somerville, NJ 08876) fue aplicada como recubrimiento sobre la capa de revestimiento de Si02 314 a 4000 rpm a un grosor de aproximadamente 4.5 µp?. La capa fotorresistente 318 fue curada a 110°C durante 200 segundos y después fue expuesta a luz que tenía una densidad de energía de aproximadamente 280 mJ/cm2 con una máscara de metal. Después de un revelado de 60 segundos en un revelador, tal como AZ 400K (Clariant Corporation, Buisiness Unit Electronic Materials, 70 Meister Avenue, Somerville, NJ 08876) y un enjuague completo en agua desionizada, se obtuvo el modelado mostrado de la capa fotorresistente . Después la capa de revestimiento fue grabada isotrópicamente bajo los siguientes parámetros: HF amortiguado: 1:6 (HF:NH4F) Tiempo de grabado: 20 minutos Velocidad de grabado: 75 nm/minuto Al usar los parámetros anteriores se obtuvo una profundidad de grabado de 1.5 µp? de Si02. Con referencia a la figura 15, una capa de 5 µp? de vidrio tipo diamante (DLG) 316 fue depositada con el Si con el uso de un reactor de plasma con acoplamiento capacitivo de placa paralela (disponible comercialmente de Plasma Therm, Inc., de St. Petersburg, Florida) en el área grabada y el fotorresistente como se muestra en la figura 2. La oblea fue colocada sobre el electrodo alimentado durante la deposición y el DLG fue depositado bajo las siguientes condiciones: Flujo de tetrametilsilano: 50 sccm Flujo de 02: 200 sccm Presión de deposición: 97 mTorr Potencia de RF (13.56 MHz) 600 Watts Tiempo de deposición: 100 minutos Se puede apreciar que el material de DLG no se depositó de manera significativa en la pared lateral del fotorresistente, ya que se usó un proceso de deposición direccional. La figura 16 presenta rebordes de núcleo de guia de ondas de DLG 316 después de la remoción del fotorresistente . Una capa de núcleo de más de 5 µp? de grosor se puede fabricar con el uso del presente proceso de desprendimiento con subcorte. La capacidad de crear rebordes de núcleo más profundos permite el uso de la presente técnica con materiales de contraste de índice bajo. El proceso de la presente invención ofrece pasos reducidos y tiempos de fabricación más bajos que los métodos tradicionales. El uso de la presente invención puede mejorar de manera significativa el rendimiento y calidad de guías de ondas ópticas y reducir así los costos de dispositivo y permitir de manera potencial la penetración de dispositivos de guías de ondas en aplicaciones sensibles en cuanto al costo. Las guías de ondas fabricadas de acuerdo con la presente invención se pueden utilizar en una variedad de circuitos ópticos tales como un interferómetro de Mach-Zehnder, un interruptor termoóptico, una rejilla de guía de ondas dispuesta, un acoplador direccional o un filtro de rej illa de Bragg de guía de ondas . Otros usos incluyen dispositivos de guía de ondas activos que incluyen guías de ondas fabricadas a partir de materiales electroópticos . Materiales electroópticos ejemplares incluyen vidrios con polos eléctricos. Los expertos en la técnica apreciarán que la presente invención se puede usar en la fabricación de una variedad de diferentes estructuras ópticas . Aunque la presente invención ha sido descrita con referencia a modalidades preferidas ejemplares, la invención se puede modalizar en otras formas específicas sin apartarse del alcance de la invención. Por consiguiente, se debe entender que las modalidades descritas e ilustradas en la presente son únicamente ejemplares y no se debe considerar que limitan el alcance de la presente invención. Se pueden hacer otras variaciones y modificaciones de acuerdo con el alcance de la presente invención. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un método para fabricar un dispositivo de guía de ondas ópticas caracterizado porgue comprende en orden los pasos de : a. depositar una capa de revestimiento inferior; b. aplicar como recubrimiento una capa fotorresistente directamente sobre la capa de revestimiento inferior; c. modelar la capa fotorresistente para crear canales; d. depositar una capa de núcleo, en donde una primera porción de la ' capa de núcleo es depositada dentro de los canales y una segunda porción cubre la capa fotorresistente modelada; e. retirar la capa fotorresistente modelada y las segundas porciones de la capa de núcleo que cubre la capa fotorresistente modelada; y f. depositar una capa de revestimiento superior .

2. El método de conformidad con la' reivindicación 1, caracterizado porque la guía de ondas ópticas es una guía de ondas de un solo modo.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el revestimiento óptico inferior comprende un sustrato de material transparente que tiene un índice apropiado .

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la capa de revestimiento inferior incluye un núcleo de Si02 impurificado con Ge sobre un sustrato de cuarzo fundido sin impurificar.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia de índice de refracción entre la capa de núcleo y la capa de revestimiento es aproximadamente 0.3%.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de núcleo óptico tiene un grosor entre 0.2 micrómetros y 10 micrómetros inclusive.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de núcleo óptico tiene un grosor de aproximadamente 6.5 micrómetros y una diferencia de índice de refracción entre en la capa de núcleo y la capa de revestimiento de aproximadamente 0.5%.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de modelar la capa fotorresxstente incluye 5 fotolitografía.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de depositar la capa de núcleo comprende deposición química de vapor mejorada con plasma o bombardeo

10 iónico. 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de grabar el revestimiento inferior en una manera que subcorta el fotorresistente . 15

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el paso de grabar el revestimiento inferior incluye el paso de usar un agente de grabado anisotrópico después del paso de modelar el fotorresistente . 20

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los pasos de depositar incluyen uno de los siguientes: deposición física de vapor (PVD), bombardeo iónico, evaporación, evaporación por haz electrónico, epitaxia de haz 25 molecular, deposición de láser pulsado, deposición por hidrólisis de llama (FHD) y con mayor preferencia, deposición química de vapor que incluye deposición química de vapor a presión atmosférica (APCVD) , deposición química de vapor a baj presión (LPCVD) y deposición química de vapor mejorada con plasma (PECVD) .

13. El método de conformidad con la reivindicación 1 que comprende además el paso de proveer una capa base de sustrato sobre la cual depositar la capa de revestimiento inferior, caracterizado porque la capa base de sustrato comprende silicio, cuarzo o un vidrio de multicomponentes .

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de recocer el núcleo y capa de revestimiento inferior después del paso de retirar el fotorresistente .

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de recocer la guía de ondas ópticas.

16. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de revestimiento inferior comprende un material seleccionado de uno de los siguientes : dióxido de silicio (Si02) , fluoruro de magnesio, vidrio tipo diamante (DLG) ; polímeros (acrilato, poliimida, oxinitruro de silicio (SiON) y materiales de sol-gel orgánicos/inorgánicos híbridos o Si02 impurificado con boro o flúor.

17. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de núcleo comprende un material seleccionado de uno de los siguientes: dióxido de silicio impurificado con titanio, circonio, germanio, tantalio, hafnio, erbio, fósforo, plata, nitrógeno o un vidrio de multicomponentes obtenido por bombardeo iónico.

18. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el revestimiento incluye Si02 y el núcleo incluye Si02 impurificado con Ge, P, Ti o N.

19. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el fotorresistente es un fotorresistente positivo o un fotorresistente negativo.

20. El método de . conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de modelar el fotorresis tente incluye aplicar un proceso de fotolitografía a la capa fotorresistente o usar electrolitografía .

21. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de modelar la capa fotorresistente incluye modelar una pluralidad de vias para recibir una serie de guías de ondas ópticas .

22. Un divisor óptico caracterizado porque está fabricado de acuerdo con el método de conformidad con la reivindicación 1.

23. Un circuito óptico caracterizado porque incluye guias de ondas fabricadas por medio del proceso de conformidad con la reivindicación 1.

24. Un dispositivo de guías de ondas activo caracterizado porque incluye guías de ondas fabricadas a partir de materiales electroópticos modelados en guías de ondas por medio del método de conformidad con la reivindicación 1.

25. Una guía de ondas caracterizada porque está fabricada de acuerdo con el método de conformidad con la reivindicación 1.