自对准的混合工艺和元件制造技术

形成混合光学元件的方法包括以下步骤，在平面光学元件的核心层上进行掩模和蚀刻图案以限定至少一个对准零件和一个光学元件以及其后上包该光学元件，这样形成了无源平台，它暴露了诸如波导一类光学元件的表面和对准零件，后者用于接收包括激光器之类有源器件的有源平台上所形成的镜象对准零件。混合元件包括其中形成有对准零件的无源平台和用于接收有源平台的波导，所述有源平台带有匹配的镜象对准零件和有源器件，后者当该平台进行匹配时对准于该波导。这样的制造方法和生成的光学元件提供了高效，自对准无源和有源器件的平台，它们大大地减小了混合光学电路的制造价格，也提高了它们的可靠性，降低了成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有关对照申请本申请要求于2000年1月25日所提出的欧洲专利申请00400201.0的权益，其内容是可信的，并通过参考加以完整引入，因此要求其优先权。
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及平面光学装置，尤其涉及把有源器件和平面无源光学器件对准的对准系统。2.
技术介绍
用于通信产业的光网络需要许多复杂的光学元件，其例子包括NXM开关，增益平坦化滤波器，可变衰减器，和插分复用器。设计这类元件的有效方法是使用平面光学装置，因为许多光学功能可以在同一个基片上实现。另外，可以把有源器件添加到平面平台上以便形成满足许多光网络所需功能的混合元件，它们在相对紧凑的包装中，用作开关，监控器，波长复用器，分用器，波长转换器，等等。制造混合装置的一个难点在于有源器件和无源器件在相同基片上的精确对准，有源器件包括半导体激光器，光电二极管等，无源器件包括了光波导，耦合器，光开关。过去，使用有源对准方法，那里混合元件的光学性能，随着自然地移动有源器件到进入到对准位置而加以监控，直到例如，把半导体激光器同无源石英波导对准为止。监控波导输出直到探测到最佳输出，此时，通过焊接之类手段把有源器件固定到无源器件的平台上。这个方法非常耗费时间并且需要复杂的实验设备来执行这类对准。用于以前工艺的另一种方法是使用在光波导基片上的诸对准标志和在有源平台上分立的各个对准标志，而当有源器件平台连接无源元件平台时，通过各相应对准标志相互对准即行。这开始也需要对两平台上的对准标志精确放置以及其后对有源平台和无源平台在其连结和键合时进行精确对准。因此，对系统和最终的混合元件，存在一种需要其中，可以精确对准有源器件到无源平台的平面光元件上，俾使有源器件精确耦合到该元件上。由于对混合光学元件的需求日益增加，以及单个晶圆片上所指执行光学功能的数目增多，故也的确需要实现无源和有源光学器件的有效和精确对准。。
技术实现思路
本专利技术的方法和所得结构提供这样一种混合元件的精确对准，这由在无源平台上形成对准扯平另件进行，无源平台匹配地接收有源平台的镜象结构，其中，有源平台包含有，例如，待与无源平台之波导对准的有源元件。两个平台精确地互相对准，无需有源器件相对于无源器件的实验性放置或是使用引导标志企图把有源和无源平台对准。根据本专利技术形成混合装置的方法包括以下步骤，对平面光学元件的核心层作掩模和蚀刻来限定至少一个扯平对准另件和一个光学元件，然后上包该光学元件，从而形成无源平台，它暴露出诸如波导一类光学元件和扯平对准另件，后者用于接收包括诸如固态激光器之类有源器件在内之有源平台上形成的镜象对准另件。实施本专利技术的混合元件包括无源平台，无源平台具有至少一个扯平对准另件和其中形成的一光学元件，用来接收带有匹配的镜象对准另件的有源平台。这样的制造方法和生成的光学元件提供了高效，自对准无源和有源器件的平台，它们使混合光学元件的制造价格大大地减小，也提高了它们的可靠性，降低了成本。在下面的详细描述中将阐述本专利技术其他的特征和优点，那些熟炼的技术人员将从详细描述中清楚这些或通过实施下面描述中所述的本专利技术连同权利要求和附图一起来加以理解。要明白前面的描述只是本专利技术的范例，目的是提供本专利技术的概貌，揭示由权利要求限定的本专利技术的实质和特征。附图提供了对本专利技术进一步的理解并且在此合并形成说明书的一部分。附图示出了本专利技术不同的特征和实施例，并和它们的描述一起解释本专利技术的原理和操作。附图说明图1是根据本专利技术制造混合光学元件的一个工艺步骤的示意图。图2是根据本专利技术制造混合光学元件的另一附加工艺步骤的示意图。图3是根据本专利技术制造混合光学元件的另一附加工艺步骤的示意图。图4是根据本专利技术制造混合光学元件的另一附加工艺步骤的示意图。图5是根据本专利技术制造混合光学元件的另一附加工艺步骤的示意图。图6是根据本专利技术制造混合光学元件的另一附加工艺步骤的示意图。图7是根据本专利技术制造混合光学元件的另一附加工艺步骤的示意图。图8是根据本专利技术制造混合光学元件的另一附加工艺步骤的示意图。图9是根据本专利技术制造混合光学元件的另一附加工艺步骤的示意图。图10是根据本专利技术制造混合光学元件的另一附加工艺步骤的示意图。图10a是通过图10中截面线Xa-Xa的横截面图。图11是根据本专利技术的方法制造所得无源平台的示意图。图12是有源平台的示意图，有源平台包括了与图12中所示无源平台相配合的有源器件，以及图13是根据本专利技术制造的混合光学元件和包括了与图11中无源平台相结合的图12中有源平台的示意图。较佳的具体实施例方式首先参考图1，图1示出平面光电路的起始预型件，它的全部可以包括几个光学元件，例如开关，耦合器，或复用器，并且它包括平面无源光学元件和诸如光电二极管，固态激光器，之类有源器件。然而，为了清楚起见，附图示出了单个无源器件和单个有源器件，它们形成了整个光电路的一部分。在图1中，示出了用于此光电路的晶圆片部分，它包括了形成基片的石英或硅10的平面层，下包层12，它是石英(SiO2)和或诸如硼或锗等的掺杂剂，导致在1550nm处产生从大约1.44到大约1.55的折射率。在下包层12上用常规方法沉积石英的核心层14，核心层有不同但是常规的掺杂剂混合物，它提供了比下包层12大约大1％的折射率，例如，从大约1.5到大约1.6。图1示出的结构通常由典型工艺形成，诸如对基片上的下覆包盖层和下包层上的核心层进行火焰水解沉积，等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)或类似沉积。下一个处理步骤由图2示出，包括了在核心层14的暴露表面上通过溅射或蒸发一层金属层16。金属层可以是任意适合的导由材料或半导体材料，例如铝，铬，硅，镍，或类似物，沉积厚度大约从0.2到大约5μm。接着，如图3所示，使用掩模把光致抗蚀剂材料15和图案沉积到金属表面16上，以限定哪些部分最终会成为扯平对准另件18和22，18和22各自包括了一对隔离开的腿17和19，以及21和23。正如将在下面更详细加以描述的那样，光致抗蚀剂图案层15限定了支架对准另件和诸如波导之类无源光学元件20的形状和位置以及它们的各自位置。这样，在把光致抗蚀剂图案层15印到图3所示结构的金属层16上以及其后的工艺步骤中，支架对准另件18和22将被精确地放置到固定位置并和波导20对准。下一个步骤由图4示出，它将图3所示暴露的金属层16蚀刻到暴露出核心层材料14，只保留光致抗蚀剂15以下限定另件18，20和22的金属层16。下一步，如图5所示除去光致抗蚀剂，通过化学清洗暴露出相应于另件18，20和22的金属掩模，另件18，20和22具有只包括保留的被暴露导电材料16之图案的初始光致抗蚀剂图案的相同图案和有关对准。正如图6所示，于是通过诸如反应离子蚀刻方法蚀刻掉核心材料14，导致如图6所示的三维结构，使得支架对准另件18，波导20和支架对准另件22的金属表面16之下。现在下包层12就暴露在包围着波导20和另件18和22的区域中。可以部分蚀刻下包层12。下一步，在图8中示出了平行矩形的上表面和扯止另件18的隔离开的腿17及19以及支架元件22的隔离开的腿21及23，涂覆以光致抗蚀剂材料25，以在图8所示下面步骤中保护其上的金属表面，其中，波导20和支架元件18和22之各自的波导交叠部分26和27的金属表面16分别通过常规的湿法或干法蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造混合光学元件的方法，其特征在于，包括以下步骤：提供第一基片；在第一基片上沉积核心层；对核心层进行掩模和蚀刻以限定光学元件和至少一个对准另件；蚀刻期间至少在一部分对准另件上保留掩模于适当的位置；上包光学元件来限定无 源平台，上面带有一暴露的光学元件表面，并与对准另件有预定的固定关系；提供有源光学元件；对有源元件进行掩模和蚀刻以形成对准另件，它是无源平台对准另件的镜象；以及把所述有源平台和所述无源平台相耦合，这样使对准另件各自相互接合并将所述 有源光学器件置于同无源平台上光学元件的暴露表面形成对准运行的关系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JMG艾利伯特，
申请(专利权)人：康宁股分有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]