一种可实现端面低粗糙度的光学调制器结构及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可实现端面低粗糙度的光学调制器结构及制备方法，属于集成光学技术领域，其特征在于，从下到上依次包括：衬底层、光学过渡层、光学功能层、电光互联层、涂覆缓冲层、黏着固定层和陪片；其中：所述光学过渡层的材料折射率不高于光学功能层的材料折射率；所述光学功能层为导光层；所述电光互联层为电信号传输通路。本发明专利技术为解决不同材料的光学调制器封装过程中端面粗糙的问题；采用优化的结构配合加工工艺得到低粗糙度的端面，可适用于各种类型材料的光学调制器的封装工艺。种类型材料的光学调制器的封装工艺。种类型材料的光学调制器的封装工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现端面低粗糙度的光学调制器结构及制备方法


[0001]本专利技术属于集成光学
，具体涉及一种可实现端面低粗糙度的光学调制器结构及制备方法。

技术介绍

[0002]随着大数据、物联网等对信息处理和通信容量及速率要求极高的应用场景的全面铺开，完全依靠电信号的信息处理和通信方式已逐渐落后，信息处理和交互网络正在积极进入全光通信网络时代。为了满足信息处理高通量、高并发和通信网络设备小型化的需求，集成光学领域越来越受到各方的重视，其主要研究内容包括光波在薄膜材料中的准直、偏转、滤波、空间辐射、光震荡、传导、放大、调制、与此相关的薄膜材料的非线性光学效应以及同质和异质材料的集成等。面对复杂的光通信网络需求和其系统内部的各个器件原理的不同的现状，需要各种类型的材料以实现复杂的光通信网络，也需要针对不同材料体系的不同集成光学器件开发完全不同的器件构型和制备工艺方法。
[0003]调制器作为光通信网络中将高速电信号转变为光学信号的核心器件，决定了光通信网络的信息传输速率和容量，因此调制器的性能尤其是损耗需要重点关注。目前，主要的调制器材料包括硅、氮化硅、磷化铟、铌酸锂等，其中Si的自然解离面为（111），也可在（110）面实现解离，InP的解离面为（110）（Ws Lei, et al.“Die singulation technologies for advanced packaging: A critical review”， J. Vac. Sci. Technol. B, vol 30, 2012），宽带调制器的氮化硅材料解离面与组分比相关（SixNy）无法准确确定，而用于高速调制器的铌酸锂的解离面为并非标准方向的（0112）。另外不同材料之间还能进行多次键合从而形成更加复杂的复合材料。面对不同材料体系的调制器，提出一种通用普适的调制器结构和制备方法，可获得低粗糙度的端面结构以实现低损耗的调制器，就显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的不足，提出一种可实现端面低粗糙度的光学调制器结构及制备方法，为解决不同材料的光学调制器封装过程中端面粗糙的问题；采用优化的结构配合加工工艺得到低粗糙度的端面，可适用于各种类型材料的光学调制器封装工艺。
[0005]本专利技术的第一目的是提供一种可实现端面低粗糙度的光学调制器结构，从下到上依次包括：衬底层、光学过渡层、光学功能层、电光互联层、涂覆缓冲层、黏着固定层和陪片；其中：所述光学过渡层的材料折射率不高于光学功能层的材料折射率；所述光学功能层为导光层；所述电光互联层为电信号传输通路。
[0006]优选地，所述导光层为一层或多层的条形波导、脊性波导、圆形波导、狭缝波导、扩散波导。
[0007]优选地，所述光学功能层为单一材料构成的导光层，或M种材料构成的复合导光层；M为大于1的自然数。
[0008]优选地，所述电光互联层采用共面的行波电极或共面的集总电极；所述电光互联层位于光学功能层的上表面，或嵌入光学功能层。
[0009]优选地，在所述光学功能层和电光互联层之间设有光学包覆层。
[0010]优选地，所述光学包覆层的材料折射率不高于光学功能层的材料折射率；所述光学包覆层的材料采用SiO2、Al2O3、SiO
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8、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。
[0011]优选地，所述涂覆缓冲层为一层结构或两层结构，当采用两层结构时，第二层与第一层材料相同，第二层可以覆盖芯片全面或只覆盖芯片边缘。
[0012]优选地，所述黏着固定层采用具有粘性的材料，涂抹于涂覆缓冲层之上的芯片全面或部分区域。
[0013]优选地，所述衬底层的材质为Si、SiO2、Al2O3、LiNbO3、InP中的一种或多种；所述光学过渡层和光学功能层的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、含氟聚酰亚胺、苯并环丁烯中的一种或多种，或所述光学过渡层和光学功能层的材质为折射率高于1.5的介质材料，所述电光互联层的材质为单一组分的金属材料或合金材料，所述涂覆缓冲层的材质为具有流动性可旋涂并固化的材料，所述黏着固定层的材质为聚合物或含有聚合物的物质混合物的黏性材料。
[0014]本专利技术的第二目的是提供一种可实现端面低粗糙度的光学调制器结构的制备方法，包括如下步骤：步骤一：通过光刻和刻蚀工艺，在含有衬底层、光学过渡层、光学功能层的晶圆材料上，采用光刻胶或金属作为掩模，在光学功能层上制备出图形化波导结构；步骤二：采用电子束蒸发或磁控溅射生长，配合光刻和刻蚀工艺制备电光互联层；步骤三：在光学功能层和电光互联层上旋涂、固化制备涂覆缓冲层，当涂覆缓冲层采用两层结构时，第一层旋涂固化完再局部旋涂固化第二层；步骤四：将芯片需要进行端面抛光的位置进行切割，露出端面；步骤五：在切割完成的芯片的涂覆缓冲层上涂覆黏着固定层；步骤六：使用与芯片大小尺寸相同的陪片，将陪片加压贴合于黏着固定层上；步骤七：将芯片和陪片整体放置于夹具中，加压粘接固定完毕，通过聚氨酯抛盘对芯片进行抛光打磨；步骤八：抛光完成后，置于去胶液中，去除涂覆缓冲层，陪片和黏着固定层会随着涂覆缓冲层去除而自动脱离。
[0015]本申请的有益效果是：1.本专利技术采用涂覆缓冲层和黏着固定层，配合陪片和夹具，可以很好地起到固定芯片的效果，使得在磨抛过程中芯片位置更加稳定，端面粗糙度更低。
[0016]2. 本专利技术将涂覆缓冲层置于黏着固定层之下，可以避免黏着固定层的较大的黏性和磨抛过程中可能的端面处外力对芯片带来的污染和损伤，而且在磨抛后的去除黏着剂过程中，可以直接去除涂覆缓冲层，即可使得黏着固定层脱离芯片，进一步提高芯片表面洁净度。
[0017]3. 本专利技术中采用的涂覆缓冲层包裹了光学功能层和电光互联层，使得在切割和磨抛工艺过程，很好地抑制了因具有图形化结构且材料解离面非正方向时，导致的边缘碎裂及崩边的问题，提高了端面平整度。
[0018]4. 本专利技术提供的制备方法，采用了陪片可以很好分摊夹具固定带来的表面应力，避免固定时加压不均匀带来的芯片碎裂风险。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本申请优选实施例的主视图；图2为本申请优选实施例的结构图；图3为本申请优选实施例的部分流程图；用于显示步骤a至步骤f；图4为本申请优选实施例的部分流程图；用于显示步骤g；图5为本申请优选实施例的部分流程图；用于显示步骤h。
[0021]其中：101、衬底层；102、光学过渡层；103、光学功能层；104、电光互联层；105、涂覆缓冲层；106、黏着固定层；107、光学包覆层；200、陪片。
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现端面低粗糙度的光学调制器结构，其特征在于，从下到上依次包括：衬底层、光学过渡层、光学功能层、电光互联层、涂覆缓冲层、黏着固定层和陪片；其中：所述光学过渡层的材料折射率不高于光学功能层的材料折射率；所述光学功能层为导光层；所述电光互联层为电信号传输通路。2.根据权利要求1所述的可实现端面低粗糙度的光学调制器结构，其特征在于，所述导光层为一层或多层的条形波导、脊性波导、圆形波导、狭缝波导、扩散波导。3.根据权利要求1所述的可实现端面低粗糙度的光学调制器结构，其特征在于，所述光学功能层为单一材料构成的导光层，或M种材料构成的复合导光层；M为大于1的自然数。4.根据权利要求1所述的可实现端面低粗糙度的光学调制器结构，其特征在于，所述电光互联层采用共面的行波电极或共面的集总电极；所述电光互联层位于光学功能层的上表面，或嵌入光学功能层。5.根据权利要求1所述的可实现端面低粗糙度的光学调制器结构，其特征在于：在所述光学功能层和电光互联层之间设有光学包覆层。6.根据权利要求5所述的可实现端面低粗糙度的光学调制器结构，其特征在于：所述光学包覆层的材料折射率不高于光学功能层的材料折射率；所述光学包覆层的材料采用SiO2、Al2O3、SiO
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8、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。7.根据权利要求1所述的可实现端面低粗糙度的光学调制器结构，其特征在于：所述涂覆缓冲层为一层结构或两层结构，当采用两层结构时，第二层与第一层材料相同，第二层覆盖芯片全表面或只覆盖芯片边缘。8.根据权利要求1所述的可实现端面低粗糙度的光学调制器结构，其特征在于：所述黏着固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈帅，乔石珺，曲迪，宋学颖，于帅，李玉源，杨磊，于坤鹏，庞传青，陈景春，
申请(专利权)人：天津华慧芯科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：