一种在硅基工艺上制作光纤对准基座阵列的方法
【专利摘要】本发明公开了一种在硅基工艺上制作光纤对准基座阵列的方法，包括如下步骤：1.1在光刻版上画出光纤对准基座所需要的通孔阵列和尺寸；1.2使用光刻胶将光刻版上通孔阵列和尺寸在硅晶圆片上定义出来；1.3使用干法刻蚀机台刻蚀出光纤对准基座阵列的通孔；1.4使用去胶机台去除残留的光刻胶；1.5去除干法刻蚀过程中产生的刻蚀反应聚合物。本发明利用硅基半导体制造工艺具有生产精度高，体积小，产量高，工艺成熟，监控严格的优点，制造出经济且高精度的可批量生产的光纤对准基座。
【专利说明】一种在硅基工艺上制作光纤对准基座阵列的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体集成电路制造工艺，涉及一种在硅基工艺上制作光纤对准基座阵列的方法。
【背景技术】
[0002]当前，光通讯器件的应用越来越广泛，光纤到户工程也开始在经济发达地区逐步实行。在一个光系统中需要多个光纤通道用于光信号的处理，而细长的光纤需要固定在数量众多的光纤对准基座(OFA)上才能保证固定光纤的质量满足系统要求。因此，对准精度高且工艺稳定是光信号功率损耗小的基本需求。
[0003]目前业界最常用的是采用激光熔融玻璃的方法来制作光纤通孔基座，激光熔融方法有制作工艺粗糙，对准精度低，成本高且效率低下的缺点，以及光纤对准不良导致光信号功率损耗严重的问题，因此迫切需要一种高精度，低成本和高良率的制作工艺来取代它。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种在硅基工艺上制作光纤对准基座阵列的方法，利用硅基半导体制造工艺具有生产精度高，体积小，产量高，工艺成熟，监控严格的优点，制造出经济且高精度的可批量生产的光纤对准基座。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种在硅基工艺上制作光纤对准基座阵列的方法，包括如下步骤:
[0006]1.1在光刻版上画出光纤对准基座所需要的通孔阵列和尺寸；
[0007]1.2使用光刻胶将光刻版上通孔阵列和尺寸在硅晶圆片上定义出来；
[0008]1.3使用干法刻蚀机台刻蚀出光纤对准基座阵列的通孔；
[0009]1.4使用去胶机台去除残留的光刻胶；
[0010]1.5去除干法刻蚀过程中产生的刻蚀反应聚合物。
[0011]进一步地，在步骤1.1中，所述在光刻版上按照光纤阵列的排布及尺寸画上圆孔阵列，以及区分光纤对准基座正反面的标记孔；光纤对准阵列的正面孔径尺寸大于光纤直径尺寸，光纤对准阵列的背面孔径尺寸需大于光纤对准阵列的正面孔径尺寸。所述光纤对准阵列的正面孔径为120-150微米。
[0012]进一步地，在步骤1.2中，使用负性光刻胶将光刻版上的图形定义到硅晶圆上，保证通孔阵列的光刻尺寸规格大于光纤直径0.3微米-1.0微米。
[0013]进一步地，在步骤1.2中，所述光刻胶的厚度为0.1微米~10微米，硅晶圆的厚度为725微米。
[0014]进一步地，在步骤1.3中，使用光刻胶作为刻蚀阻挡层，干法刻蚀出穿过整个硅晶圆厚度的娃通孔。
[0015]进一步地，在步骤1.3中，在干法刻蚀过程中会产生刻蚀反应聚合物，粘附在通孔内壁以及硅晶圆表面，会导致后续的光纤穿孔困难。[0016]进一步地，在步骤1.4中，所述去胶机台为灰化去胶设备。
[0017]进一步地，在步骤1.5中，使用干法或者湿法药液清洗步骤清洗通孔内壁及硅晶圆表面粘附的刻蚀反应聚合物。
[0018]进一步地，在步骤1.5中，所述使用干法清洗通孔内壁及硅晶圆表面粘附的刻蚀反应聚合物，具体采用干法灰化去胶设备，使用O2气体，去除刻蚀反应副产物。
[0019]进一步地，在步骤1.5中，所述湿法药液为硫酸和双氧水的混合溶液，当硅晶圆里的颗粒较多时，增加一步氨水、双氧水与水的混合液再清洗一遍。
[0020]进一步地，在步骤1.5完成后，得到孔径均匀性好，精确度高，内壁光滑的120-150微米孔径，700-800微米深度的光纤对准基座阵列。
[0021]和现有方法相比，本发明的有益效果在于:本发明是一种实现使用半导体的工艺流程在硅基板上实现光传导中光纤对准基座(OFA)阵列的工艺方法，此OFA结构是由0.1微米~10微米的光刻胶，725微米的硅基板组成，光纤对准阵列的正面孔径(120-150微米)略大于光纤直径，光纤对准阵列的背面孔径尺寸需大于正面孔径尺寸，以保证光纤穿孔方便和精确。相比于业界常用的激光熔融玻璃的方法来制作光纤通孔基座，此工艺方法具有生产精度高，体积小，产量高，工艺监控成熟严格的优点，可以制造出经济且高精度，可批量生产的光纤对准基座。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明方法的步骤2光刻曝光后的剖面示意图；
[0023]图2是本发明方法的步骤3干法刻蚀后的剖面示意图；
[0024]图3是本发明方法的步骤5去胶和湿法清洗后的剖面示意图。
[0025]图中附图标记说明如下:
[0026]A:光纤对准基座通孔阵列；
[0027]1:光刻胶；
[0028]2:硅晶圆衬底；
[0029]3:刻蚀反应副产物。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0031]本发明是一种实现使用半导体的工艺流程在硅基板上实现光传导中光纤对准基座(OFA)的方法。
[0032]光纤对准基座阵列是用于光纤阵列固定及对准使用，需要通孔阵列满足孔径精确度高，阵列制造工艺稳定，可重复性强的要求。
[0033]本发明的光纤对准基座结构是由0.1微米~10微米的光刻胶，725微米的硅基板组成，光纤对准阵列的正面孔径(120-150微米)略大于光纤直径，光纤对准阵列的背面孔径尺寸需大于正面孔径尺寸，以保证光纤穿孔方便和精确。
[0034]如图1-图3所示，本发明一种在硅基工艺上制作光纤对准基座阵列的方法，主要包括如下步骤: [0035]1.在光刻版(mask)上画出光纤对准基座所需要的通孔阵列和尺寸；在光刻版上按照光纤阵列的排布及尺寸画上圆孔阵列，以及区分光纤对准基座正反面的标记孔。光纤对准阵列的正面孔径(120-150微米)略大于光纤直径，光纤对准阵列的背面孔径尺寸需大于正面孔径尺寸，以保证光纤穿孔方便和精确。
[0036]2.使用光刻胶将光刻版上通孔阵列和尺寸在硅晶圆片上定义出来:如图1所示，在725微米的硅晶圆衬底2上涂0.1微米~10微米的光刻胶1(该光刻胶I是负性光刻胶)，使用光纤对准基座阵列图形的光刻版曝光，显影后得到光纤对准基座通孔阵列A的光刻图形；使用负性光刻胶将光刻版上的图形定义到硅晶圆上，保证通孔阵列的光刻尺寸规格大于光纤直径0.3微米-1.0微米；
[0037]3.在硅干法刻蚀机台上刻蚀光纤对准基座阵列的通孔，穿孔深度为整个硅晶圆的厚度(725微米)，以保证光纤顺利穿孔以及对准稳定；使用光刻胶I作为刻蚀阻挡层，干法刻蚀出穿过整个硅晶圆衬底2厚度725微米的硅通孔，在干法刻蚀过程中会产生大量的刻蚀反应副产物3 (即刻蚀反应聚合物)，粘附在通孔内壁以及硅晶圆衬底2表面，会导致后续的光纤穿孔困难，见图2;
[0038]4.使用灰化去胶设备去除干法刻蚀后残留的光刻胶I ;
[0039]5.最后，由于725微米的通孔深度过大，在干法刻蚀过程中会产生大量的刻蚀反应副产物(即刻蚀反应聚合物)，粘附在通孔内壁以及晶圆表面，会导致后续的光纤穿孔困难，因此需要使用干法灰化去胶设备，使用O2气体，去除刻蚀反应副产物3 ;或者，在湿法槽中通过湿法药液清洗步骤将通孔内壁及晶圆表面粘附的刻蚀反应副产物3清洗去除，一般湿法去除刻蚀反应副产物的药液通常为硫酸和双氧水的混合溶液，当硅晶圆里的颗粒较多时，可以加一步氨水、双氧水与水的 混合液再清洗一遍。以上工艺完成后，可以得到孔径均匀性好，精确度高，内壁光滑的120-150微米(例如，126微米)孔径，700-800微米(例如，725微米)深度的光纤对准基座阵列，见图3。
【权利要求】
1.一种在硅基工艺上制作光纤对准基座阵列的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1.1在光刻版上画出光纤对准基座所需要的通孔阵列和尺寸； 1.2使用光刻胶将光刻版上通孔阵列和尺寸在硅晶圆片上定义出来； 1.3使用干法刻蚀机台刻蚀出光纤对准基座阵列的通孔； 1.4使用去胶机台去除残留的光刻胶； 1.5去除干法刻蚀过程中产生的刻蚀反应聚合物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1.1中，所述在光刻版上按照光纤阵列的排布及尺寸画上圆孔阵列，以及区分光纤对准基座正反面的标记孔；光纤对准阵列的正面孔径尺寸大于光纤直径尺寸，光纤对准阵列的背面孔径尺寸需大于光纤对准阵列的正面孔径尺寸；所述光纤对准阵列的正面孔径为120-150微米。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1.2中，使用负性光刻胶将光刻版上的图形定义到硅晶圆上，保证通孔阵列的光刻尺寸规格大于光纤直径0.3微米-1.0微米。
4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在步骤1.2中，所述光刻胶的厚度为0.1微米~10微米，硅晶圆的厚度为725微米。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1.3中，使用光刻胶作为刻蚀阻挡层，干法刻蚀出穿过整个硅晶 圆厚度的硅通孔。
6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，在步骤1.3中，在干法刻蚀过程中会产生刻蚀反应聚合物，粘附在通孔内壁以及硅晶圆表面，会导致后续的光纤穿孔困难。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1.4中，所述去胶机台为灰化去胶设备。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1.5中，使用干法或者湿法药液清洗步骤清洗通孔内壁及硅晶圆表面粘附的刻蚀反应聚合物。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤1.5中，所述使用干法清洗通孔内壁及硅晶圆表面粘附的刻蚀反应聚合物，具体采用干法灰化去胶设备，使用02气体，去除刻蚀反应副产物。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤1.5中，所述湿法药液为硫酸和双氧水的混合溶液，当硅晶圆里的颗粒较多时，增加一步氨水、双氧水与水的混合液再清洗一遍。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1.5完成后，得到孔径均匀性好，精确度高，内壁光滑的120-150微米孔径，700-800微米深度的光纤对准基座阵列。
【文档编号】G02B6/13GK103809240SQ201210452085
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】袁苑, 罗啸, 吴智勇, 刘鹏 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司