一种用于制造光波导器件的晶片级方法，包括以下步骤： 提供具有结合表面和外部表面的光学透射材料的透射晶片； 提供具有结合表面和与所述结合表面基本平行的外部表面的载体晶片； 在所述两个晶片之一的结合表面上产生凹凸图案，所述凹凸图案包含具有基本均匀高度的支座； 使所述支座和另一个所述晶片的结合表面接触并将粘接剂材料引入到由所述凹凸图案产生的空间； 抛光并使所述透射晶片变薄到预定的尺寸； 在所述透射晶片中产生波导结构； 将所述组合晶片结构切割成单独波导器件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制造光波导器件的晶片级方法，特别涉及脊形波导器件的制造，和由此制得的改进的脊形波导。
技术介绍
光波导器件在光波导层的尺寸方面要求高度的准确度。过去，在晶片级制造方 法中不可能实现平行度和均匀度而使横跨晶片，以及从晶片到晶片实现足够的产量。当 光学透射材料晶片被变薄并抛光到大约l-10微米波导尺寸时，不具有被抛光或保持所期 望平面，甚至被无破坏的操作的尺寸稳定性。为了在这种薄光学材料中实现所需要的平 行度，在载体基片晶片上必须设置主参考平面。本领域已知的是将晶片抛光到0.005微 米以内的平行均匀度。然而，对于晶片级制造，由于固定波导层到载体基片的粘结层引 入的变化，这种精度不能转移到薄波导层。诸如平面光波电路，电光调制器和脊形波导 器件的光学器件都是光波导器件的例子，对于这些光波导器件，尺寸均匀度是实现晶片 级制造不可缺少的。利用脊形波导器件的二次谐波产生应用(倍频)已经被开发出来以产生用于许 多技术中的紫外光，可见光和红外光波长谱的激光输出。这些器件的要求是较高的。然 而，脊形波导器件的制造已经;故限制到单独器件加工。用于二次谐波产生应用的脊形波 导的制造中发生的一个问题是脊的尺寸控制。特别地，由于上变频波长对脊的整个尺寸 的灵敏度的原因，脊形波导的厚度必须精确控制。横向尺寸利用光刻方法控制，而垂直 尺寸通过蚀刻和抛光方法控制。在这种应用中，用于二次谐波产生的脊形波导器件在波导中具有相位匹配泵浦 和输出信号的周期性极化区域。支撑载体晶片和光学透射晶片的粘接组合是优选的。为 了获得足够的产量，脊和平面板的厚度范围必须控制在几十微米以内。为了实现横跨晶 片和从晶片到晶片的这种级别的均匀度，透射晶片和载体晶片之间的粘接剂厚度必须控 制在这种相同的范围内。在现有技术中，晶片级制造的这种级别的控制还未被论证。松下电气工业有P艮公司于2003年10月7日以Kiminori Mizuuchi等人名义公 开的US专利No.6,631,231中公开了 一种光波长转换元件。在该专利中，利用非晶材料 的连续结合层将极化波导结构结合到基片层。尽管该公开认识到一些重要的对粘接剂厚度的光限制，但是并没有公开控制粘接剂厚度的方法。替代的，公开了重要定位组件的 精加工。这些是用于制造单独器件的劳动密集方法。这种方法不能获得高产量。此外， Mizuuchi的设计取决于粘结层的光学特性，这限制了设计选择。粘结层间隔在各种光学工业中是已知的。例如US专利No.4，390,245公开了用 作LCD显示屏层间的隔离物的玻璃光纤颗粒。公开了标准具的晶片级制造的US专利 No.6,896,949同样利用小珠子来简化多个组合标准具间的间隔，或多孔玻璃被以特定厚 度应用并被加热到其熔点来结合标准具元件。US专利No.5,433,911中公开的图像传感器 同样公开了单独器件的装配，利用通过抗图案结构构造的隔离物以确保防护罩具有控制 的平行度。然而，这些公开中没有一个提供适用于本申请的粘接组合的说明，本申请能 够提供横跨晶片和从晶片到晶片的晶片级生产控制所必须的精度级。工业中可利用的珠 子和隔离物不能提供确保横跨晶片的公差控制所必须的0.1微米偏差内的均匀度。光波导器件，并且特别是脊形波导器件的晶片级制造方法，在工业上仍然是非 常渴望得到的。本专利技术的一个目的是提供具有次微米(sub micron)精度和高产量的生产光波导 器件的晶片级制造方法。本专利技术进一步的目的是提供根据本专利技术的制造方法制造的脊形波导器件，所述 脊形波导器件包含处于精密尺寸的不连续粘结层内的刚性间隔元件。
技术实现思路
本专利技术已经发现了对光波导层的厚度实现次微米级控制的方法，通过尺寸稳定 的晶片组合实现，粘接剂可以被引入到所述晶片组合而不改变晶片级制造中的载体晶片 和光透射晶片间的平面关系。本方法允许晶片级制造中脊形波导器件中的脊和板的所期望的尺寸控制。更一^L地，本方法允许包含薄光学透射层的光波导器件的晶片级制造。特别地，隔离物支座图案通过沉积和回蚀(etch back)产生，或通过表面蚀刻方法准确 地定位光学透射晶片的结合表面到载体晶片的结合表面，该载体晶片的结合表面必须平 行于该载体晶片的暴露表面，该载体晶片的暴露表面反过来被定位到可再用的主表面。 根据本方法可实现的公差提供横跨晶片的一致产量。本方法还给完成的器件提供加强的 结构完整性。因此，本专利技术提供的制造光波导器件的晶片级方法包括以下步骤 提供具有结合表面和外部表面的光学透射材料的透射晶片； 提供具有结合表面和与所述结合表面基本平行的外部表面的载体晶片； 在所述两个晶片之一的结合表面上产生凹凸图案，所述凹凸图案包含具有基本均匀高度的支座；使所述支座和另 一个所述晶片的结合表面接触并将粘接剂材料引入到由所述凹凸图案产生的空间；抛光并使所述透射晶片变薄到预定的尺寸； 在所述透射晶片中产生波导结构； 将所述组合晶片结构切割成单独波导器件。本专利技术包括如上所述的晶片级方法，其中所述波导结构选自由脊形波导，未扩 散波导，和平面波导组成的组。本专利技术包括的晶片级方法，其中所述载体晶片的结合表面和外部表面横跨所述 晶片基本平行，具有0.5微米以内的表面平行度。本专利技术包括的晶片级方法，其中所述载体晶片的结合表面和外部表面横跨所述 晶片基本平行，具有0.1微米以内的表面平行度。本专利技术包括的晶片级方法，还包括抛光所述切割的单独波导器件的输入和输出 端面的步骤。本专利技术包括的晶片级方法，其中所迷支座横跨所述晶片具有在0.05微米以内的 基本均匀的高度。本专利技术包括的晶片级方法，其中所述支座横跨所述晶片具有在0.01微米以内的 基本均勻的高度。本专利技术包括的晶片级方法，其中所述抛光的透射晶片横跨所述晶片具有少于0.1 微米的厚度偏差。本专利技术包括的晶片级方法，其中所述凹凸图案适于毛细吸收所述透射晶片和所 述载体晶片间的粘接剂。本专利技术包括的晶片级方法，其中使所述透射晶片变薄的步骤包括通过在感应耦 合的等离子体中的反应性离子蚀刻使其变薄。本专利技术包括的晶片级方法，其中所述波导包括脊形波导，还包括在形成所述脊 形波导结构之前在所述透射晶片上，至少在与所述波导结构一致的区域中产生周期性极 化区域的步骤。本专利技术包括的晶片级方法，其中所述光学脊形波导器件在每个100mm晶片内具有小于100nm的厚度偏差。本专利技术包括的晶片级方法，还包括在使所迷支座接触另 一个所述晶片的结合表 面之前施加包层材料到所述透射晶片的结合表面的步骤。本专利技术包括的晶片级方法，还包括步骤在抛光和^吏所述透射晶片变薄的步骤 之后，在将所述组合晶片结构切割成单独波导器件之前，施加包层材料到所述透射晶片 的外部表面。本专利技术包括的晶片级方法，其中所述波导结构是在所述透射晶片的结合表面上产生的脊形波导，并且产生凹凸图案的步骤包括步骤在包括所述波导结构的所述透射晶片的结合表面上施加具有均匀厚度的包层；以及 蚀刻所述包层以产生等于所述包层厚度的支座而不从所述波导结构移去所述包层。 本专利技术包括的晶片级方法，还包括步骤在切割所述组合晶片结构之前，施加包层到所述透射晶片的抛光的和变薄的外部表面。本专利技术包括的晶片级方法，其中划片格线(dicing streets )限定在所述组合晶片结构上的波导本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制造光波导器件的晶片级方法，包括以下步骤：提供具有结合表面和外部表面的光学透射材料的透射晶片；提供具有结合表面和与所述结合表面基本平行的外部表面的载体晶片；在所述两个晶片之一的结合表面上产生凹凸图案，所述凹凸图案包含具有基本均匀高度的支座；使所述支座和另一个所述晶片的结合表面接触并将粘接剂材料引入到由所述凹凸图案产生的空间；抛光并使所述透射晶片变薄到预定的尺寸；在所述透射晶片中产生波导结构；将所述组合晶片结构切割成单独波导器件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明·F·卡钦斯，唐纳德·M·弗里德，查尔斯·安迪·许尔斯，马克·K·范·贡滕，詹森·里德，卡尔·基萨，格伦·德雷克，朱莉亚·邓肯，威廉·J·明福特，哈苒·V·沙阿，雅罗斯瓦夫·赞巴，詹森·家詹·许，
申请(专利权)人：JDS尤尼弗思公司，
类型：发明
国别省市：US
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