平面光波导器件芯层薄膜的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种平面光波导器件芯层薄膜的制备方法，包括：采用硅烷、一氧化二氮和锗烷气体沉积形成芯层薄膜；在一定温度条件下，对所述芯层薄膜进行退火处理；其中，当所述硅烷的气体流量小于175sccm，所述一氧化二氮的气体流量小于3000sccm，所述锗烷的气体流量的范围为12sccm～30sccm时，制备的芯层薄膜与包层薄膜的相对折射率差的范围为0.75％～1.5％。本发明专利技术通过降低硅烷和一氧化二氮的气体流量，来增大混合气体中锗烷的比例，从而避免了质量流量控制器对锗烷气体流量的限制作用，进而在不增加质量流量控制器个数的情况下，获得了高折射率、低应力的掺锗二氧化硅芯层薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤通信
，更具体地说，涉及一种平面光波导器件芯层薄膜 的制备方法。
技术介绍
基于硅衬底的平面光波导型热光可调式光衰减器，由于具有制作简单、稳定性好、 尺寸小、成品率高、成本低和易于集成等优点，因此，必将成为光纤通信系统的重要组成器 件。 平面光波导型热光可调式光衰减器，如图1所示，通常由衬底1、下包层2、芯层3 以及上包层4构成。为了使形成的芯层的折射率高于包层的折射率，在制备芯层薄膜的 过程中，向纯的二氧化硅结构中引入了锗原子，来改变二氧化硅结构中硅和氧原子的结合 方式，进而改变二氧化硅薄膜的特性，提高二氧化硅薄膜的折射率，即芯层薄膜为在硅烷 (SiH 4)和一氧化二氮（N20)气体中加入锗烷（GeH4)气体沉积形成的掺锗二氧化硅薄膜。其 中，现有技术中通常米用 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体 增强化学气相沉积）来制备芯层薄膜。 实验证明，在制备芯层薄膜的过程中，可以通过增大锗烷的气体流量，来获得折 射率更高、应力更低的芯层薄膜。但是，由于PECVD设备中的质量流量控制器（Mass Flow Controller，质量流量控制器）会将锗烷的气体流量限制在一定的范围内，因此，无法通过 持续增大锗烷的流量，来继续提高芯层薄膜的折射率。目前，大多采用在设备上新增质量流 量控制器的方式，来增大锗烷的气体流量，但是，新增质量流量控制器需要增加设备的气路 分支，而气路分支的增加必然会导致硬件成本的增加以及气体可疑泄漏点的增多等问题的 出现。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种，以在不增加 质量流量控制器的情况下，提高芯层薄膜的折射率。 为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案： -种，包括： 采用硅烷、一氧化二氮和锗烷气体沉积形成芯层薄膜； 在一定温度条件下，对所述芯层薄膜进行退火处理； 其中，当所述娃烧的气体流量小于175sccm，所述一氧化二氮的气体流量小于 3000sccm，所述锗烧的气体流量的范围为12sccm?30sccm时，制备的芯层薄膜与包层薄膜 的相对折射率差的范围为〇. 75%?1. 5%。 优选的，所述芯层薄膜是利用SPTS Delta i2L型PECVD设备制备形成的。 优选的，所述SPTS Delta i2L型PECVD设备仅具有一个控制锗烷气体流量的质量 流量控制器。 优选的，所述在一定温度条件下对所述芯层薄膜进行退火处理，具体为： 在第一温度下，对所述芯层薄膜进行第一次退火处理； 在第二温度下，对所述芯层薄膜进行第二次退火处理； 其中，第二温度的值大于第一温度的值。 优选的，当娃烧的气体流量为80sccm，一氧化二氮的气体流量为2400sccm，锗烧 的气体流量为27 SCCm时，制备的芯层薄膜与包层薄膜的相对折射率差为0. 75%。 优选的，所述在一定温度条件下，对所述芯层薄膜进行退火处理的过程具体为： 在温度为1050°C、氛围为氮气的条件下，对所述芯层薄膜进行退火处理。 优选的，当娃烧的气体流量为35sccm，一氧化二氮的气体流量为1050sccm，锗烧 的气体流量为27 SCCm时，所需的芯层薄膜与包层薄膜的相对折射率差为1. 5%。 优选的，所述在一定温度条件下，对所述芯层薄膜进行退火处理的过程具体为： 在温度为1050°C、氛围为氮气的条件下，对所述芯层薄膜进行第一次退火处理； 在温度为1080°C、氛围为氮气的条件下，对所述芯层薄膜进行第二次退火处理。 优选的，对所述芯层薄膜进行退火处理的时间均为6小时。 优选的，所述芯层薄膜的厚度范围为4 μ m?6 μ m。 与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点： 本专利技术所提供的，通过降低硅烷和一氧化二 氮的气体流量，来增大混合气体中锗烷的比例，从而避免了质量流量控制器对锗烷气体流 量的限制作用，进而不需要新增质量流量控制器来增大锗烷的气体流量，也不会造成硬件 成本的增加以及气体可疑泄漏点的增多等问题，由此可知，本专利技术提供的方法，在不增加质 量流量控制器个数的情况下，获得了高折射率、低应力的掺锗二氧化硅芯层薄膜。 此外，本专利技术提供的，先采用较低的第一温 度下进行了第一次退火，然后在较高的第二温度下进行了第二次退火，即采用了梯度升温 的方式进行退火，可以使得制备出的芯层薄膜更加致密均匀，进一步提高芯层薄膜的折射 率。 【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术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 专利技术的一些实施例，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为现有技术中平面光波导型热光可调式光衰减器的结构示意图； 图2为本专利技术实施例一提供的的流程图； 图3为本专利技术实施例二提供的的流程图； 图4为本专利技术实施例三提供的的流程图。 【具体实施方式】 正如
技术介绍
所述，在制备芯层薄膜的过程中，可以通过增大锗烷的掺杂量，来获 得折射率更高、应力更低的芯层薄膜。专利技术人研究发现，现有技术中都是通过在PECVD设备 上新增质量流量控制器的方式，来增大锗烷的气体流量，但是，新增质量流量控制器需要增 加设备的气路分支，而气路分支的增加必然会导致硬件成本的增加以及气体可疑泄漏点的 增多等问题的出现。 基于此，本专利技术提供了一种，以克服现有技 术存在的上述问题，包括： 采用硅烷、一氧化二氮和锗烷气体沉积形成芯层薄膜； 在一定温度条件下，对所述芯层薄膜进行退火处理； 其中，当所述娃烧的气体流量小于175sccm，所述一氧化二氮的气体流量小于 3000sccm，所述锗烧的气体流量的范围为12sccm?30sccm时，制备的芯层薄膜与包层薄膜 的相对折射率差的范围为〇. 75%?1. 5%。 本专利技术所提供的，通过降低硅烷和一氧化二 氮的气体流量，来增大混合气体中锗烷的比例，从而避免了质量流量控制器对锗烷气体流 量的限制作用，进而不需要新增质量流量控制器来增大锗烷的气体流量，也不会造成硬件 成本的增加以及气体可疑泄漏点的增多等问题，由此可知，本专利技术提供的方法，在不增加质 量流量控制器个数的情况下，获得了高折射率、低应力的掺锗二氧化硅芯层薄膜。 此外，本专利技术提供的，先采用较低的第一温 度下进行了第一次退火，然后在较高的第二温度下进行了第二次退火，即采用了梯度升温 的方式进行退火，可以使得制备出的芯层薄膜更加致密均匀，进一步提高芯层薄膜的折射 率。 以上是本专利技术的核心思想，为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易 懂，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的 情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。 其次，本专利技术结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面光波导器件芯层薄膜的制备方法，其特征在于，包括：采用硅烷、一氧化二氮和锗烷气体沉积形成芯层薄膜；在一定温度条件下，对所述芯层薄膜进行退火处理；其中，当所述硅烷的气体流量小于175sccm，所述一氧化二氮的气体流量小于3000sccm，所述锗烷的气体流量的范围为12sccm～30sccm时，制备的芯层薄膜与包层薄膜的相对折射率差的范围为0.75％～1.5％。

【技术特征摘要】
1. 一种平面光波导器件芯层薄膜的制备方法，其特征在于，包括： 采用硅烷、一氧化二氮和锗烷气体沉积形成芯层薄膜； 在一定温度条件下，对所述芯层薄膜进行退火处理； 其中，当所述娃烧的气体流量小于175sccm，所述一氧化二氮的气体流量小于 3000sccm，所述锗烧的气体流量的范围为12sccm?30sccm时，制备的芯层薄膜与包层薄膜 的相对折射率差的范围为〇. 75%?1. 5%。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯层薄膜是利用SPTS Delta i2L型 PECVD设备制备形成的。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述SPTS Delta i2L型PECVD设备仅具 有一个控制锗烷气体流量的质量流量控制器。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在一定温度条件下对所述芯层薄膜 进行退火处理，具体为： 在第一温度下，对所述芯层薄膜进行第一次退火处理； 在第二温度下，对所述芯层薄膜进行第二次退火处理； 其中，第二温度的值大于第一温度的值。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当硅烷的气体流量为SOsccm...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春梅，李朝阳，
申请(专利权)人：四川飞阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51