一种减小波导尖端尺寸的方法技术

本发明专利技术涉及一种减小波导尖端尺寸的方法，包括曝光原先二次曝光的区域，并完成刻蚀。本发明专利技术可以尽可能的减小波导侧壁的不对称，降低偏振旋转效应，进一步推进了倒锥形波导的制作和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种减小波导尖端尺寸的方法
本专利技术属于硅基高速中红外光子器件领域，特别涉及一种减小波导尖端尺寸的方法。
技术介绍
硅波导与光纤之间由于模式不匹配引入巨大的耦合损耗，常采用倒锥形波导来制作模斑转换器放大波导的模斑降低耦合损耗。根据之前文献及经验，锥形波导的尖端尺寸越小耦合损耗越低，相关报道都采用了尺寸<100nm尺寸，因此需要用到电子束曝光机或者高端光刻机(波长193nm以下)，由于电子束曝光机不适用晶圆级工艺开发，因此光刻机是首选，但是在光刻机精度受限的情况下如何制作尽可能小的尖端就成了需要解决的问题。已有文献中报道了一种采用二次曝光的方式减小波导尖端尺寸的方法，具体流程如图1所示，首先完成波导的制作，为保证侧壁垂直，刻蚀过程中常采用硬掩膜层，然后在第二次曝光中露出部分波导并刻蚀以实现小的尖端，理论上可以实现尺寸为“0”的尖端，尖端尺寸由两种曝光的交叠区域而不是由单次曝光的最小尺寸决定，因此可以不受光刻机性能的限制。但是在第二次曝光刻蚀中，晶圆表面大部分由光刻胶覆盖，因此刻蚀中产生更多的伴生聚合物，使得刻蚀部分的侧壁相比采用硬掩膜进行的干法会比较倾斜，因此在锥形波导区域产生不对称的波导侧壁，这种不对称在锥形波导区域会引起偏振旋转，在某些偏振相关的应用中这种效应是致命的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种减小波导尖端尺寸的方法，该方法可以尽可能的减小波导侧壁的不对称，降低偏振旋转效应，进一步推进了倒锥形波导的制作和应用。本专利技术提供了一种减小波导尖端尺寸的方法，包括：(1)首先在晶圆表面生长与波导层不同的材料作为波导层刻蚀的硬掩膜层，之后进行第一次光刻胶涂覆并在表面进行斜切层光刻，暴露出硬掩膜层，然后以光刻胶作为掩膜层采用干法刻蚀将硬掩膜层全部刻蚀掉，然后去除剩余光刻胶并进行清洗；之后进行波导层干法刻蚀，去除暴露的波导层并进行清洗，之后通过湿法刻蚀再去除剩余的硬掩膜层；(2)重新在晶圆表面生长硬掩膜层，然后在晶圆表面涂覆光刻胶，进行波导层的光刻，采用干法刻蚀掉暴露的硬掩膜层，去除剩余的光刻胶并进行清洗，最后再进行波导层刻蚀去除暴露的波导层并清洗，即可。所述步骤(1)中的晶圆包括波导芯层及其下包层。所述波导芯层的材料包括绝缘体上硅、氮化硅、氮氧化硅、锗中的至少一种。所述波导芯层的材料为硅或者氮化硅时所述波下包层的材料为二氧化硅。所述步骤(1)和(2)中的刻蚀暴露的硬掩膜层进行全刻蚀，并保证侧壁的垂直度及光滑。所述步骤(1)和(2)中的刻蚀波导层进行全刻蚀，并保证侧壁的垂直度及光滑。所述步骤(1)和(2)中的光刻、硬掩膜刻蚀、波导层刻蚀采用相同的工艺参数。还包括抗反射涂层的干法刻蚀。有益效果本专利技术的工艺过程中制作锥形波导的两次刻蚀均采用硬掩膜完成，两次波导层的刻蚀可以在尽可能一致的条件下完成，保证了锥形波导两侧侧壁的垂直度及对称性，尽可能的减小波导侧壁的不对称，降低偏振旋转效应，进一步推进了倒锥形波导的制作和应用。附图说明图1为现有工艺的流程示意图；图2为本专利技术的流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1由图2所示，本实施例提供了一种减小波导尖端尺寸的方法，包括：(1)首先在晶圆表面生长与波导层不同的材料(如二氧化硅或者氮化硅)作为波导层刻蚀的硬掩膜层，之后进行第一次光刻胶涂覆并在表面进行斜切层光刻，暴露出硬掩膜层，然后以光刻胶作为掩膜层采用干法刻蚀将硬掩膜层全部刻蚀掉，然后去除剩余光刻胶并进行清洗；之后进行波导层干法刻蚀，去除暴露的波导层并进行清洗，之后通过湿法刻蚀再去除剩余的硬掩膜层；(2)重新在晶圆表面生长硬掩膜层，然后在晶圆表面涂覆光刻胶，进行波导层的光刻，采用干法刻蚀掉暴露的硬掩膜层，去除剩余的光刻胶并进行清洗，最后再进行波导层刻蚀去除暴露的波导层并清洗，即可。所述步骤(1)中的斜切层光刻的要求侧壁垂直且光滑以保证硬掩膜层侧壁的垂直度与光滑。所述步骤(1)和(2)中的刻蚀暴露的硬掩膜层需进行全刻蚀，并保证侧壁的垂直度及光滑。所述步骤(1)和(2)中的刻蚀波导层需进行全刻蚀，并保证侧壁的垂直度及光滑。所述步骤(1)和(2)中的光刻、硬掩膜刻蚀、波导层刻蚀应采用尽可能一致的工艺参数以保证两次刻蚀所形成波导侧壁的一致性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减小波导尖端尺寸的方法，包括如下步骤：/n(1)首先在晶圆表面生长与波导层不同的材料作为波导层刻蚀的硬掩膜层，之后进行第一次光刻胶涂覆并在表面进行斜切层光刻，暴露出硬掩膜层，然后以光刻胶作为掩膜层采用干法刻蚀将硬掩膜层全部刻蚀掉，然后去除剩余光刻胶并进行清洗；之后进行波导层干法刻蚀，去除暴露的波导层并进行清洗，之后通过湿法刻蚀再去除剩余的硬掩膜层；/n(2)重新在晶圆表面生长硬掩膜层，然后在晶圆表面涂覆光刻胶，进行波导层的光刻，采用干法刻蚀掉暴露的硬掩膜层，去除剩余的光刻胶并进行清洗，最后再进行波导层刻蚀去除暴露的波导层并清洗，即可。/n

【技术特征摘要】
1.一种减小波导尖端尺寸的方法，包括如下步骤：
(1)首先在晶圆表面生长与波导层不同的材料作为波导层刻蚀的硬掩膜层，之后进行第一次光刻胶涂覆并在表面进行斜切层光刻，暴露出硬掩膜层，然后以光刻胶作为掩膜层采用干法刻蚀将硬掩膜层全部刻蚀掉，然后去除剩余光刻胶并进行清洗；之后进行波导层干法刻蚀，去除暴露的波导层并进行清洗，之后通过湿法刻蚀再去除剩余的硬掩膜层；
(2)重新在晶圆表面生长硬掩膜层，然后在晶圆表面涂覆光刻胶，进行波导层的光刻，采用干法刻蚀掉暴露的硬掩膜层，去除剩余的光刻胶并进行清洗，最后再进行波导层刻蚀去除暴露的波导层并清洗，即可。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的晶圆包括波导芯层及其下包层。


3.根据权利要求2所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾连希，王庆，刘雨菲，余明斌，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31