具有削尖的波导Y分支角的器件制造技术

本发明专利技术提供一种器件，其包括衬底；在衬底上形成的第一材料层；形成于第一材料层内的沟槽，所述沟槽具有第一半径的角；多个形成于第一材料层中、用于形成衍射光栅的柱状物，所述多个柱状物具有基本等于第一半径的第二半径；所述多个柱状物适于借助所述角的蚀刻工艺被蚀刻，所述多个柱状物被形成为在所述角和所述多个柱的蚀刻工艺中衍射光。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

这里公开的内容一般涉及电路制造，特别地但非排它地涉及包括削尖的Y分支中例如集成光学部件、光子晶体器件以及其它微型器件的Y分支中的角的器件。
技术介绍
集成光学器件，例如在平面光波电路芯片上形成的集成光学器件，通常包括光波导形式的光学部件。事实上，光波导往往是所有集成光学器件的基础部件。光波导用来将光信号从一个位置引导到另一位置，且经常在不同位置处叉开或“分开”，以允许将光信号传到至几个不同位置。用于光波导的“Y分支”分流器结构是通用结构，但也可以采用其它结构。由于带有集成光学器件的晶片的大尺寸(例如，大区域尺寸)，所以接触光刻技术过去经常被用于制造光波导。通过使用光刻图案化和蚀刻，多个光波导(包括它们的Y分支)可在半导体芯片上形成。然而，接触光刻和其它大区域光刻技术在Y分支处生成非优化的圆角或棱。也就是，它们的大规模曝光使其分辨率受到损坏，因此，难以生成尖角。由较差分辨率产生的圆角对集成光学器件的性能和效率以及光学网络的整体性能造成不利的影响。具体地，在分流器位置处，相对于光信号入射圆角呈现出大的截面。这使Y分支上的入射能量变得无导向或分散，从而在该器件中损失。在某些应用中，可采用高分辨率的步进器和扫描器(例如，另一种类型的光刻技术)。然而，由于它们的有限的区域尺寸，对于集成的光学器件应用这些仪器是不实际的。而且，光学性能的考虑妨碍了将多个小尺寸区域“结合在一起”，该多个小尺寸区域已经使用高分辨率步进器和扫描器形成。此外，由于光刻方法中使用的光的波属性和曝光和显影过程中光致抗蚀剂的表面张力，所以，生成的棱是圆的，其限制了某些器件的光学性能。
技术实现思路
为此，根据本专利技术的一个方面，提供一种方法，包括在一材料上光刻图案化出光波导路径，该光波导路径包括第一分支、第二分支以及第一分支与第二分支相交处的角；基于所述光刻图案各向异性地蚀刻所述材料的部分，以获得确定所述角的所述材料的区域；以及从所述材料的区域各向同性地蚀刻所述材料的另外部分，以削尖所述角。根据本专利技术的另一个方面，提供一种方法，包括在沉积在衬底上的覆层材料上光刻图案化出Y形分支光波导路径，该Y形分支光波导路径包括Y形分支光波导路径的第一分支分开成Y形分支光波导路径的第二分支和第三分支处的角；基于所述光刻图案，垂直蚀刻所述覆层材料，以有选择地去除所述覆层材料的部分，从而根据Y形光波导分支路径的所述角在覆层材料中形成圆角；以及在所述圆角处各向同性蚀刻所述覆层材料以有选择地去除覆层材料的另外部分而削尖所述圆角。根据本专利技术的再一个方面，提供一种方法，包括在沉积在衬底上的覆层材料上光刻图案化出角；基于所述光刻图案，垂直蚀刻所述覆层材料，以有选择地去除所述覆层材料的部分，从而形成圆角；在所述圆角处各向同性蚀刻所述覆层材料以有选择地去除覆层材料的另外部分而削尖所述圆角；在垂直蚀刻所述覆层材料的同时形成柱状物，所述柱状物具有与所述圆角相当的尺寸；在各向同性地蚀刻所述圆角的同时各向同性地蚀刻所述柱状物，以根据由所述柱状物衍射的光确定所述削尖的完成。根据本专利技术的另外一个方面，提供一种器件，包括衬底；在衬底上形成的第一材料层；形成于第一材料层内的沟槽，所述沟槽具有第一半径的角；多个形成于第一材料层中、用于形成衍射光栅的柱状物，所述多个柱状物具有基本等于第一半径的第二半径；所述多个柱状物适于借助所述角的蚀刻工艺被蚀刻，所述多个柱状物被形成为在所述角和所述多个柱的蚀刻工艺中衍射光。附图说明参照附图描述本专利技术的非限定性和非排它性实施例，其中，相同标号在各个附图中自始自终是指相同部分，除非另有规定。图1是集成光学器件的Y分支的顶视图，示出了根据本专利技术的实施例的尖角与圆角的比较。图2是图1中的Y分支的顶视图，示出了根据本专利技术的实施例对圆角的削尖。图3至图8是剖面图，示出削尖Y分支的圆角并形成图1-2的集成光学器件的工艺流程。图9是用于监控用于将图1-8的Y分支的角削尖的蚀刻的装置和方法的实施例的示意图。具体实施例方式这里将描述用于在集成光学部件和其它微型器件中削尖角(例如，位于Y分支处的角)的制造方法的实施例。在以下描述中，给出了许多具体细节，以提供对本专利技术的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可不使用一个或更多的具体细节，或使用其它方法、部件、材料等来实施本专利技术。在其它例子中，没有示出或详细描述熟知的结构、材料或操作，以免使本专利技术的各方面难以理解。在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的参照是指结合该实施例进行描述的特性、结构、或特征包括在本专利技术的至少一个实施例中。在整个说明书中在不同地方出现词组“在一个实施例中”或“在实施例中”，其不必全部都指同一实施例。而且，特性、结构、或特征可以任何适合的方式结合在一个或多个实施例中。为了说明的简洁和清晰，本专利技术的各个实施例采用多个视图在附图中示出。可理解，这样的视图仅是说明性的，而非按比例或按确切的外形绘制的。而且，可理解，由于不同的制造工艺、设备、设计公差、或其它实际考虑(其产生一个半导体器件与另一半导体器件的差异)，与图中所示不同，采用本专利技术的原理的实际器件可在形状、尺寸、配置、轮廓等上有所改变。首先参考图1，总体上以10示出的是形成用于集成光学器件的光波导的部分的Y分支的顶视图。在一个实施例中，该Y分支10可以形成在集成电路12上。该Y分支10包括区域14(用于光波导的中心材料可位于该区域)，以及区域16、18、和20(覆层材料可位于该区域中)。实线表示常规光刻技术(例如，图案化和蚀刻)生成棱22、24、26、和27。特别地，在区域18形成圆角28。根据本专利技术的实施例，可使用蚀刻技术(例如，各向同性蚀刻)来增加圆角28的尖度，如汇集到锐角30的虚线(例如，棱36和38)所示。该蚀刻还可以进一步拓宽用于中心材料的区域14，如表示棱32、34、36以及38的虚线所示。图2示出根据本专利技术的实施例对圆角28的削尖。特别地，圆角28和棱26及27(现在如虚线所示)被蚀刻(如箭头象征性地示出)，最后，形成相交成尖角30的棱36及38(现在如实线所示)。因为蚀刻工艺(例如各向同性蚀刻)在所有方向均匀地蚀刻掉材料，所以，在圆角28的半圆区域处的蚀刻在尖角30产生相当尖的交叉/棱。根据本专利技术的实施例，棱22和24(现在如虚线所示)也通过相同的蚀刻工艺蚀刻，以分别生成棱32和34(现在如实线所示)。根据将在后面描述的实施例，在完成此蚀刻从而削尖Y分支10的圆角28后，中心材料可被沉积到区域14中。图3-8是横截面图，根据本专利技术的实施例，示出了削尖Y分支10的圆角28以及在集成电路12上形成本身作为波导的Y分支10的工艺流程。在图3中，衬底40(例如，由硅或玻璃材料制成)已经在其顶部表面上沉积或以其它方式设置了覆层材料42。在一个实施例中，该覆层材料42可形成波导的下部覆层，以及Y分支10的分支之间的间隔的部分(例如，旁侧覆层)。在实施例中，可用于覆层材料42的适合的材料是二氧化硅。光致抗蚀剂材料44(未图案化的)在覆层材料42上形成。接着，在图4中，在光致抗蚀剂材料44上进行光刻图案化，从而定义Y分支10的形状，随后垂直蚀刻，以获得确定Y分支10的区域14的凹坑或沟槽，在所述凹坑或沟槽中设置中心材料。在一个实施例中，贯穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，包括：衬底；在衬底上形成的第一材料层；形成于第一材料层内的沟槽，所述沟槽具有第一半径的角；多个形成于第一材料层中、用于形成衍射光栅的柱状物，所述多个柱状物具有基本等于第一半径的第二半径；所述 多个柱状物适于借助所述角的蚀刻工艺被蚀刻，所述多个柱状物被形成为在所述角和所述多个柱的蚀刻工艺中衍射光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：X王，F莱昂，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]